Вагон открытого типа с глухим кузовом технологический процесс сборки и сварки хребтовой балки

spisok literatury.docx

Список использованной литературы
Алгоритм расчета показателей надежности сборочных единиц кузовов вагонов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Подготовил: профессор д.т.н. В.П. Лозбинев. – 27с.
Батюшин Т.К. Быховский Д.В. Лукашук B.C. Технология вагоностроения. Ремонт и надежность вагонов Под общ. ред. B.C. Лукашука. -М: Машиностроение 1990. - 360с.
Вагоны. Изд. 2-е перераб. и доп. Под ред. Л. А. Шадура. М. «Транспорт» 1973 .- 440 с.
Вайнберг Д. В. Вайнберг Е. Д. Расчет пластин - К.: Изд-во "Будівельник" 1970. - 436 с.
ГОСТ 5267.0-78-ГОСТ 5267.15-78 Профили для вагоностроения. Общие технические требования и сортамент. Официальное издание. - М. – 1978. – 14 с.
Жиделева В.В. Экономика предприятия: учеб. пособие В.В. Жиделева Ю.Н. Кантейн. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.:ИНФРА-М 2000. -358 с.
Кобищанов В. В. Вписывание в габариты подвижного состава по ГОСТ 9238-83. Метод. Указания к выполнению курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 150800 – «Вагоны». – Брянск: БГТУ 2001. - 44с.
Конструирование и расчет вагонов. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов дневной и заочной форм обучения по специальности 190302 – «Вагоны». – Брянск: БГТУ 2004г.–20 с.
Лозбинев В.П. Лагутина А.А. Проектировочные расчеты для проверки несущей способности кузовов вагонов. Издательство БГТУ2010.- 16 с.
Лукашук B.C. Методы сборки технологических узлов вагонов: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по технологии вагоностроения для студентов специальности 150800-«Вагопы». -Брянск: БГТУ 2000. - 22с.
Лукашук B.C. Расчеты поточных линий сборочных цехов вагоностроительных заводов: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по технологии вагоностроения для студентов специальности 150800- «Вагоны» - 2-е изд. перераб. и доп. - Брянск: БГТУ 2000. - 25с.
Нормы для расчета и проектирования новых модернизируемых вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). - М.: Гос НИИВ – ВНИИЖТ 1996. – 319с.
Организация планирование и управление предприятием: методические указания к выполнению организационно – экономической части курсового и дипломного проектов для студентов специальности 190302 – «Вагоны» всех форм обучения. – Брянск: БГТУ 2006. – 24 с.
Проектирование вагонов. Методика расчета показателей надежности кузовов вагонов. Методические указания к курсовому и дипломному -375285331470
проектированию для студентов специальности 17.10 – «Вагоны». – Брянск: БИТМ 1993. – 16 с.
Технология вагоностроения и ремонта вагонов: Учебник для вузов Под ред. B.C. Герасимова -2-е изд. перераб. и доп. М.: Транспорт 1988.-381с.
Экономика предприятия: учеб. для вузов О.И. Волков Ю.Ф. Елизаров И.Л. Тихомирова В.Г. Слепухин; под ред. О.И. Волкова. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.:ИНФРА-М 2000. – 420 с.

Технологическая часть.doc

Технологическое описание конструкции узла 4
1. Общие сведения о вагоне. Назначение узла в общей конструкции
2. Конструктивная схема узла. Состав технологического узла 5
Обоснование вида и методов сборки 7
1. Анализ существующих технологических планов изготовления узла 7
2. Размерный анализ конструкции узла и выбор методов сборки по основным
3. Расчет такта выпуска. Постановка задачи. Выбор вида сборки 15
4. Проектный технологический план 16
5. Технико-экономическое обоснование проектного технологического плана.
Технологические расчеты поточной линии 18
1. Нормативы штучного времени на операции 18
2 Расчет числа рабочих и рабочих мест на поточной линии 19
3. Синхронизация потока 20
4. Транспортное обеспечение сборочных работ 23
Планировка участка цеха 26
1. Описание цеховой планировки 26
2. Технико-экономические показатели участка 27
В технологической части дипломного проекта был разработан
технологический процесс изготовления хребтовой балки полувагона. При этом
произведён анализ существующих технологических планов изготовления
хребтовой балки размерный анализ конструкции узла и выбор метода сборки по
основным соединениям. Выполнен расчет такта выпуска.
Также произведены расчеты поточной линии: определены нормы штучного
времени на операции рассчитано число рабочих и рабочих мест на поточной
линии осуществлена синхронизация потока. Разработан участок цеха для
изготовления хребтовой балки. Определены технико-экономические показатели
Технологическое описание конструкции узла
1. Общие сведения о вагоне. Назначение узла в общей конструкции вагона
Проектируемый полувагон грузоподъемностью 717 т имеет
цельнометаллический сварной кузов боковые стены которого состоят из
каркаса и обшивки из трех листов.
Рама кузова состоит из хребтовой балки из двух зетов № 31 шкворневых
балок коробчатого поперечного сечения; промежуточных балок; концевых балок
сварной конструкции из листов толщиной 10 и 7 мм.
Хребтовая балка является наиболее сложным и ответственным узлом рамы
вагона. Она воспринимает все виды нагрузок. В концевых частях хребтовой
балки размещены передние и задние упоры надпятники. В средней части
хребтовой балки в местах расположения поперечных балок устанавливают
диафрагма. Основная несущая часть хребтовой балки выполняется из профилей
2. Конструктивная схема узла. Состав технологического узла
Хребтовая балка состоит из 2-х зетов 2-х передних и задних упоров5-и
диафрагм и имеет следующий вид:
Рис.1 Хребтовая балка
Сечение хребтовой балки по середине имеет вид:
Рис.2 Сечение хребтовой балки
Существует несколько видов сварного соединения 2-х зетов (поз. 1):
Основным сварным соединением считается следующее:
Рис.3.1 Сварное соединение
В современных конструкциях следующее сварное соединение не применяется
Рис.3.2 Сварное соединение
Данный тип сварного соединения применяется при зазоре H>5 мм.
Обоснование вида и методов сборки
1. Анализ существующих технологических планов изготовления узла
Процесс изготовления хребтовой балки обычно начинается с подготовки
профилей которая заключается в дробеструйной очистке проката от ржавчины
Поскольку при резке профиля на металлургических предприятиях сечение
его вблизи торцов искажается то длина зетовых профилей поставляемых
вагоностроительным заводам несколько превышает длину хребтовой балки.
Следовательно сначала требуется обрезать зетовые профили в размер по
длине. При этом необходимо иметь в виду что при сварке хребтовой балки
длина ее в результате усадочных деформаций уменьшается. Усадку которую
обычно определяют опытным путем необходимо учесть при обрезке профилей в
размер по длине. Операция обрезки может быть выполнена на рабочем месте
оборудованном двумя стационарно установленными в нужный размер
дископильными станками или установками для кислородной резки. Процесс
кислородной резки более производителен а процесс обрезки с помощью
дископильных станков легче автоматизировать что позволяет высвободить
одного-двух рабочих.
Далее на каждом из зетовых профилей можно установить по накладным
шаблонам предохранительные планки прихватить их электросваркой к стенкам и
просверлить отверстия под заклепки в стенках зетовых профилей через
раззенкованные отверстия в планках. Такая последовательность работ позволит
обеспечить соосность отверстий в планках и зетовых профилях. В зависимости
от такта выпуска рабочее место может быть оборудовано двумя стационарно
установленными радиально-сверлильными станками или одним станком
установленным на платформе перемещающейся вдоль зетового профиля. При
использовании неподвижного сверлильного станка зетовый профиль должен быть
установлен на перемещающейся относительно станка платформе. При таком
варианте организации рабочего места требуется зарезервировать площадь для
перемещения зетового профиля.
Если программа выпуска хребтовых балок небольшая или испытывается
недостаток производственных площадей то от рассматриваемой операции можно
отказаться а предусмотренные здесь работы выполнить на других рабочих
После подготовки технологических узлов первого порядка (профилей в
сборе с предохранительными планками) можно приступить к сборке хребтовой
Сборка хребтовой балки обычно осуществляется на специальном стенде при
положении балки «низом вверх». При таком сборочном положении удобен доступ
к местам установки и прихватки всех составных частей хребтовой балки.
Особенности этой операции следующие: при сборке хребтовой балки необходимо
зетовые профили соединить так чтобы нижние (по отношению к рабочему
положению хребтовой балки) плоскости нижних полок имели как можно меньшую
разность уровней (уступность). Это позволит получить качественную базу для
установки нижнего листа шкворневой балки рамы и пятника. Чтобы получить
такую базу обычно в технологический процесс включают подборку комплекта
зетовых профилей с разностью размеров по высоте не более чем 3 мм и при
сборке балки верхние плоскости верхних полок зетовых профилей принимают в
качестве установочной базы. В этом случае возможна уступность до 3 мм
кроме того повышается трудоемкость в результате необходимости проведения
измерений и подборки. Для большинства типов вагонов наличие незначительной
уступности в стыке верхних полок зетовых профилей не снижает качества
вагона. Поэтому можно считать целесообразным вариант сборки при котором
установочными базами являются нижние плоскости нижних полок. Если учесть
что в партии профилей размеры по высоте отличаются несущественно то
надобность в подборе зетовых профилей при этом варианте сборки отпадает.
Еще одной особенностью является наличие значительного зазора в стыке
двух зетовых профилей что подтверждается анализом допуска на ширину
верхней полки. Для предупреждения возможных прожогов при сварке зетовых
профилей на большинстве вагоностроительных заводов принята технология
сборки при которой балка собирается полностью в сборочном стенде. После
этого с внутренней стороны дуговой сваркой вручную накладывают продольный
подварочный шов. Если же зазор превышает 4 мм то стык дополнительно
перекрывают накладкой из полосы. Затем сверху автоматической сваркой под
слоем флюса заваривают основной шов. Если же автоматическую сварку
выполнять на флюсовой подушке то прожоги будут исключены. Но в этом случае
нужно иметь свободную от закладных элементов внутреннюю полость хребтовой
балки. Следовательно операции сборки хребтовой балки должны быть
расчленены на два этапа: проводимые перед сваркой и после сварки
На первом этапе сборки целесообразно два зетовых профиля объединить
используя какие-либо два закладных элемента например передние упоры. Эту
сборку необходимо выполнить в специальном стенде который позволит
реализовать схему базирования и получить с требуемой точностью размер
обеспечивающий длину хребтовой балки.
После первого этапа сборки технологический узел поступает на рабочее
место для сварки продольного шва. На этой операции целесообразно применить
способ сварки расщепленным электродом на флюсовой подушке. Этот способ
имеет высокую производительность и обеспечивает провар на всю толщину
Под действием остаточных сварочных напряжений балка может
деформироваться поэтому перед сваркой ей необходимо придать обратный выгиб
(выпусклостью вверх) величину которого обычно определяют опытным
На втором этапе сборки зетовые профили в сборе с передними упорами
также устанавливают в сборочный стенд в положение «низом вверх». После
поджатия узла к базирующим поверхностям стенда устанавливают и прихватывают
к стенкам зетовых профилей задние упоры надпятники диафрагмы.
При таком варианте сборки должны быть обеспечены стабильные размеры по
ширине упоров надпятников и диафрагм.
После второго этапа сборки хребтовая балка может быть передана на
рабочее место для приварки диафрагм и надпятников если они приварные. Если
же надпятники крепят заклепками то объем сварочных работ здесь может
оказаться небольшим и даже в условиях крупносерийного производства рабочее
место будет недогруженным. В этом случае чаще всего бывает целесообразно не
предусматривать на поточной линии такое рабочее место а диафрагмы
приварить на этапе сварки рамы вагона. Если же приварка надпятника и
диафрагм осуществляется на участке хребтовых балок то рабочее место обычно
оборудуют кантователем для поворота балки относительно ее продольной оси.
Кантователи могут быть различными по конструкции: цепными кольцевыми и др.
При любом варианте технологического процесса далее балку необходимо
подать на рабочее место для сверловки отверстий под заклепки в местах
крепления упоров и надпятников. Если ранее не были установлены
предохранительные планки то на этой операции необходимо просверлить также
отверстия под заклепки для крепления планок.
После сверления хребтовая балка передается на клепку. На этой операции
образуют основное соединение заклепками в местах крепления упоров
надпятников и предохранительных планок. Клепку выполняют пневматическими
или гидравлическими клепальными скобами. Пневматические скобы работают при
давлении сжатого воздуха в пневмоцилиндре до 1 МПа. Они имеют большие
габаритные размеры и массу поэтому их устанавливают стационарно на
фундаментах. Балка в этом случае должна быть расположена на специальной
тележке что позволяет перемещать ее в продольном направлении. Кроме того
нужны кантователи для поворота балки.
В гидравлических скобах рабочее давление в цилиндре достигает 40 МПа
при усилии на штоке 500 550 кН. Они имеют 162 значительно меньшую
массу чем пневматические и могут быть подвешены на поворотных консолях.
Балка в этом случае остается неподвижной и процесс клепки существенно
ускоряется. Заклепки нагревают в электрических нагревателях до температуры
Последняя операция при изготовлении хребтовой балки — контрольная. При
окончательном контроле и сдаче балки контролеру ОТК внешним осмотром
проверяются комплектность балки качество сварных швов на отсутствие пор
подрезов кратеров. Заклепочные соединения проверяются остукиванием на
отсутствие дребезжания и щупом на плотность прилегания соединяемых деталей
(щуп определенной толщины в зоне заклепки не должен доходить до ее
стержня). Основные размеры контролируют предельным измерительным
инструментом (проходными и непроходными шаблонами). Для определения прогиба
балки в вертикальной плоскости измеряют расстояние от нижних полок зетовых
профилей до контрольных плит сдаточного стенда выставленных в одном
уровне. Аналогично проверяют и прогибы в горизонтальной плоскости.
При необходимости хребтовая балка может быть подвергнута правке
однако предусматривать эту операцию в технологическом процессе
нецелесообразно так как в собранном виде хребтовая балка имеет
значительную жесткость. В случае необходимости проще править профили а
последующий технологический процесс организовать так чтобы появление
остаточных дефораций было исключено.
Выбор метода сборки в зоне соединения профилей с прередними упорами и
задними упорами автосцепки.
Допустимый зазор =[pic]мм.
Рис.4 Поперечное сечение профилей
[pic]2+45 +45= 11 мм > Т [pic]
m – число увеличивающих звеньев;
n - число уменьшающих звеньев.
рном=Аном-2Bном=350-348=2мм
[pic]=2 –(-3-3)= 8 мм
[pic]=0-(1.5+1.5)= -3 мм
Откорректируем размер А = 350+2
При зазоре 04 мм заварка продольного шва за один проход.
При зазоре 410 мм требуется установка несъёмной технологической
подкладки ввиде полосы шириной не менее 40 мм толщиной не менее 4 мм.
При зазоре 46 мм сварка за один проход.
При зазоре 610 мм сварка за два прохода.
При зазоре =11 мм один из профилей необходимо заменить.
Выбрать метод сборки в соединениях стенок профилей с диафрагмами.
Рис.5 Поперечное сечение профилей
Сборка без зазора в соединении не позволит получить размер 351+2.То
есть сборка без ограничительной оснастки невозможна.
Допустимый зазор [pic]=0+2 мм.
Применим сборку с зазорами.
[pic]= 351-350 = 1 мм
[pic]=05+(-1)= -05 мм
Откорректируем размер Б = 350+2:
[pic]= 350+2(-05-0)=349 мм
[pic]= 351-349 = 2 мм
[pic]= 1+1 = 2 мм =[pic]
[pic]= 1+(-1) = 0 мм
Возможна сборка по методу полной взаимозаменяемости.
3. Расчет такта выпуска. Постановка задачи. Выбор вида сборки
Расчетный такт выпуска определим по формуле:
[pic]- расчетный такт выпуска.
F – годовой фонд рабочего времени одной смены
n – режим работы цеха(число смен)
N – годовой выпуск вагонов.
Для того чтобы к концу рабочей смены были закончены операции на всех
рабочих местах расчетный такт выпуска скорректируем до ближайшего меньшего
числа кратного фонду рабочего времени 2 смен.
Тогда годовое задание выпуска:
Допускается корректировка годового выпуска в большую сторону до 10%
80 11*5000 = 5500 ваг.
Т.е. принятый такт выпуска [pic]
Рассчитаем резервное время
хребтовой балки 1534 кг программа выпуска составляет 5000
ваггод следовательно это массовое производство. Применим подвижную
4. Проектный технологический план
Начало процесса изготовления балки хребтовой то есть подготовка
подбор и обрезка профилей остаётся таким же как в действующем
технологическом плане. Обрезку по длине выполняют с помощью кислородной
Сборку хребтовой балки осуществим также на специальном сборочном
стенде. После поджатия профилей к базирующим поверхностям стенда
устанавливаем и прихватываем к стенкам зетовых профилей передние и задние
Затем передаём балку хребтовую на рабочее место для приварки диафрагм.
Операцию выполним в кольцевых кантователях.
Далее перемещаем балку хребтовую в стенд для вырезки отверстий под
После балку хребтовую передаём на стенд для установки накладок и
планок. На этом же месте производим сверление отверстий под заклёпки в
местах крепления передних и задних упоров и предохранительных планок.
Операцию выполним с помощью кольцевых кантователей и накладных кондукторов
для разметки отверстий .
Затем переместим балку хребтовую на рабочее место для клёпки. Клёпку
будем осуществлять с помощью гидравлических скоб. Также на данном этапе
прихватываются предохранительные планки.
После этого балку перемещают на рабочее место для сварки продольного
шва. На этом этапе также привариваются усиливающие планки.
Последней операцией является перемещение балки на склад готовой
Транспортные операции будут выполнятся с помощью мостовых
электрических кранов.
Использование пневматических прижимов повышает качество и скорость
работы: они обеспечивают более равномерное прижатие не зависят от
физических возможностей человека.
Применение сварки в среде смеси защитных газов (смеси углекислого газа
и кислорода) по сравнению со сваркой в среде углекислого газа имеет ряд
уменьшает разбрызгивание металла;
брызги легче отделяются от металла;
в угловых соединениях может быть обеспечен более плавный переход от
шва к основному металлу;
стойкость шва к образованию пор выше чем при сварке в углекислом
стоимость смеси углекислого газа и кислорода ниже стоимости чистого
При сварке в углекислом газе с кислородом более интенсивно происходит
выгорание элементов основного металла (углерода кремния марганца и др.)
вследствие окисляющего действия кислорода. Поэтому чтобы раскислить
металл в сварочную ванну вводят раскислители (кремний марганец) которые
соединяясь с кислородом образуют оксиды переходящие в шлак. Раскислители
в сварочную ванну чаще всего вводят через сварочную проволоку.
Технологические расчеты поточной линии
1. Нормативы штучного времени на операции
Нормативы штучного времени
№ операцииНаименование и содержание технологических операций Штучное
Газорезательная. 11
Перемещение на склад. 011
2 Расчет числа рабочих и рабочих мест на поточной линии
Основанием для расчета количества оборудования является
технологический процесс расписанный по операциям и переходам а также
трудоемкость операций.
Анализируя содержание операций выделяем операции или группы операций
которые целесообразно выполнить в одной и той же единице технологического
Исходя из содержания операций назначаем число рабочих которых можно
загрузить на данной единице производственного оборудования.
Определяем расчетное число единиц производственного оборудования
(число рабочих мест) для выполнения рассматриваемой группы операций.
j – номер группы операций;
n – число операций рассматриваемой группы;
t – принятый такт выпуска изделия;
– расчетный коэффициент переработки норм ( = 11);
[pic]- коэффициент учитывающий простой оборудования из-за неплановых
ремонтов ([pic]= 097 при двухсменном режиме работы).
Для первой группы операций число рабочих на одном рабочем месте:
Тогда число рабочих мест равно:
Расчетное число рабочих мест округляем до ближайшего большего целого
после чего проверяем фактический коэффициент переработки норм по формуле:
Для первой группы операций фактический коэффициент переработки норм
Фактический коэффициент переработки норм должен находиться в пределах
3. Синхронизация потока
Под синхронизацией поточной линии понимают комплекс мероприятий
направленных на выравнивание степени загруженности всех рабочих мест
поточной линии. Синхронизация необходима в случаях когда не соблюдается
условие [pic]и когда фактические коэффициенты переработки норм на
различных рабочих местах существенно отличаются друг от друга.
Результаты расчета поточной линии.
№ № опера-ции Наименование и Тчел.ч
моста тележки загрузкиразгрузки
Подать зетовый профиль на 0 25 15 05
рольгант дробеструйной
Повторить 1 пер. 1 раз для 0 5 15 05
Переместить зет на склад. 14 25 15 05
Повторить 3 пер. для 0 5 15 05
Подать зет на газорезку. 13 25 15 05
Повторить 5 пер. 1 раз для 26 25 15 05
Подать зет в стенд для 0 25 15 05
Повторить 7 пер. для 0 5 15 05
Передать хребтовую балку в 13 0 15 05
стенд для газорезки и
Передать хребтовую балку в 0 25 15 05
стенд для сверления.
Передать хребтовую балку в 13 25 15 05
Подать хребтовую балку в 13 0 15 05
Подать хребтовую балку на 13 0 15 05
склад готовых изделий.
Время занятости крана при изготовлении 1 хребтовой балки:
n – число крановых операций выполняемых перемещением моста;
m - число крановых операций выполняемых перемещением тележки;
P – общее число крановых операций при изготовлении изделия;
[pic]- время на загрузку и разгрузку крана при выполнении i-й операции
[pic][pic]- средние скорости перемещения моста и тележки.
[pic][pic]- максимальные скорости перемещения моста и тележки принимаемые
по паспортным данным крана.
Определяем необходимое расчетное число мостовых кранов в первом
[pic]- коэффициент учитывающий простой крана из-за ремонта ([pic]= 097
при 2-х сменном режиме работы).
Расчетное число кранов округляем до большего целого числа: К=1.
Определяем коэффициент загрузки крана по времени:
Для сборочных цехов коэффициент загрузки крана по времени должен быть
Планировка участка цеха
1. Описание цеховой планировки
Для размещения сборочного цеха принимаем пролет шириной 25 м. Такой
пролет может обслуживаться мостовыми кранами с пролетами 24 м.
Расстояние между осями колонн в продольном направлении – 12 м длина
На участке цеха установлена дробемётная установка с рольгангами
стеллаж для разметки и обрезки зетов два кантователя три сварочные
консоли два радиальносверлильных станка три гидравлические клепательные
скобы три стенда для автоматической сварки.
При планировке рабочих мест предусмотрены:
- места расположения сборщиков и возможность их свободного
- места складирования крупных деталей узлов низших порядков готовых
- места хранения мелких деталей.
В цехе предусмотрен сквозной поездной шириной 4000 мм.
Габаритные размеры оборудования принимаем ориентировочно на 500-700 мм
больше соответствующих размеров собираемого узла.
Расстояния между элементами плана сборочного цеха:
- от контура единицы оборудования до стен - 2000 мм;
- от склада обслуживаемого мостовым краном до стен - 1500 мм;
- между единицами технологического оборудование – 2000 мм;
- между технологическим оборудованием и складом – 1500 мм;
- между складами – 1000 мм.
2. Технико-экономические показатели участка
Удельная площадь на 1 производственного рабочего.
[pic]- общее число рабочих.
Выпуск продукции в смену на 1 кв.м. площади.
Выпуск продукции в смену на единицу технологического оборудования.
[pic]- количество единиц основного технологического оборудования.

поперечное сечение.cdw

график тех. проц. исправляем.frw

План цеха.frw

исследовательская.cdw

Конструкторская часть чубарова оформление.doc

Выбор вагона-аналога . 4
Обоснование принятых усовершенствований . .7
Определение основных параметров и габаритных размеров
проектируемого вагона .11
Проверка габаритных размеров кузова вагона по условию вписывания в
заданный габарит ..13
Расчет кузова как балки на 2-х опорах 19
1.Формирование поперечного сечения кузова 19
2.Проверка размеров поперечного сечения кузова проектируемого вагона по
условию прочности .. ..21
2.1. Прикидочный расчет как балки на 2-х опорах 21
2.2.Прочностные нормативные расчеты конструкции рамы полувагона
с использованием программного комплекса Nastran 24
3.Расчёт на прочность стойки боковой стены на распор сыпучего груза
4.Расчёт на прочность верхней обвязки от действия захватов
вагоноопрокидывателя . 34
Расчет показателей надежности рамы проектируемого полувагона 37
В конструкторской части дипломного проекта выполнено эскизное
проектирование универсального 4-х осного полувагона с глухим кузовом. Для
проверки правильности проведения расчетов и соответствия их нормативным
документам были произведены расчеты основных параметров и вписывания
проектируемого полувагона в габарит 1-Т по ГОСТ 9238-83 с помощью программы
GAB разработанной на кафедре «Вагоны»также проведены приближенный анализ
напряженно-деформированного состояния кузова вагона уточненный расчет рамы
с полом кузова (с помощью программного комплекса Nastran). Произведена
оценка принятых мер для повышения надежности проектируемого полувагона.
Выбор вагона-аналога
Учитывая что именно конструктивное исполнение кузова во многом
определяет технико-экономические показатели вагона и уровень его
эксплуатационной надежности его разработке было уделено особое внимание.
Для новых вагонов был выбран кузов со стандартными для российских железных
дорог линейными размерами что позволяет перевозить продукцию с удельным
объемом 08 м3т а также обеспечивает в перспективе возможность перехода
на повышенную до 25 тс осевую нагрузку.
При выборе конструктивной схемы исполнения кузова был проведен анализ
полувагонов существующих на железных дорогах колеи 1520 мм. Результаты
анализа показали что наибольшее распространение получили полувагоны с
кузовом имеющим плоский пол соединяющийся с боковыми стенами под прямым
углом. Боковые стены таких полувагонов имеют 6 мощных промежуточных стоек
выполненных из горячекатаного омегообразного профиля. Примерами такого
конструктивного исполнения кузова могут служить полувагоны 12-1592 12-295
Рис.1. Полувагон модель 12-1592
Рис.2 Полувагон модель 12-295
Рис.3 Полувагон модель 12-1704-04
Сводная таблица технических характеристик полувагонов различных моделей
Техническая характеристика Модель Модель Модель
вагона 12-1592 12-295 12-1704-04
Грузоподъемность т 71 70
Масса вагона (тара) т 2128 24 64
Объем кузова м³ 83 752 246
База вагона мм 8650 8650 88
по осям сцепления автосцепок 13920 13920
по концевым балкам рамы 12700 12700 13920
Ширина максимальная мм: 3142 3295 12700
Высота от уровня головок рельсов 3134
Максимальная 1232 1032 3775
До нижней обвязки 0299 0343 1420
Коэффициент тары 2305 235 0384
Нагрузка от колесной пары на 235
рельсы брутто кН (тс) 663 588
Нагрузка на 1 пог.м пути брутто 675
Скорость конструкционная кмч 0-ВМ 1-ВМ 120
Габарит по ГОСТ 9238–83 1-ВМ
В качестве вагона-аналога используем полувагон модели 12-1592.
Специализированный четырехосный полувагон модели 12-1592
грузоподъемностью 71 т имеет цельнометаллический сварной кузов боковые
стены которого состоят из каркаса и обшивки из гнутого листа с
периодическими гофрами.
Торцевые стены состоят из верхней обвязки гнутого профиля двух
боковых швеллеров № 14 двух горизонтальных поясов жесткости омегообразного
профиля 110 х 135 х 55 х 6 из гладкой листовой стали толщиной 5 мм.
Рама кузова состоит из хребтовой балки из двух зетов № 31 шкворневых
балок коробчатого поперечного сечения из листов толщиной 10 мм;
промежуточных балок сваренных из вертикального листа толщиной 7 мм и
горизонтальных толщиной 10 мм; концевых балок сварной конструкции из листов
Обоснование принятых в дипломном проекте усовершенствований конструкции
Требованиями «Норм проектирования вагонов » должны обеспечиваться
следующие требования:
Вагоны должны проектироваться с учетом:
- современных и перспективных условий эксплуатации и обеспечения
безопасности движения (обязательное вписывание в заданный габарит);
- проектируется с учетом необходимой прочности и коррозионной
стойкости современных конструкций;
- с учетом соблюдения регламентируемой долговечности надежности и
Требования ремонтопригодности: конструкция кузова вагона должна
обеспечить возможность контроля технического состояния ответственных узлов
а также обеспечить возможность съема и установки сборочных единиц
подвергающихся агрегатному методу ремонта;
- нужно проектировать вагоны с учетом максимально возможного снижения
собственного веса конструкции.
- с учетом целесообразной унификации путем применения стандартных и
типовых деталей и узлов
- с учетом наибольших удобств и наименьших расходов при обслуживании и
Вагоны должны обеспечивать эксплуатационную надежность при предельной
температуре (-60°). Универсальные и специализированные вагоны нового
поколения должны проектироваться на нагрузки от оси на рельс 25т при
конструкционной скорости 120кмчас.
С учетом требований НОРМ проектирования вагонов и современных
требований к конструкциям производим следующие усовершенствования вагона:
Принимаем осевую нагрузку 25тось;
На торцевой стене принимаем 3 горизонтальных подкрепляющих элемента
для уменьшения металлоемкости конструкции;
На боковых стенах обшивку выполняем в виде трех плоских листов
разной толщины и высоты(уменьшение металлоемкости). По данным
исследования при заданных толщинах листов напряжения не будут
превышать допускаемых значений;
На раме полувагона применяем продольные балки корытообразного
сечения по концам которых применены плоские участки. Оптимальная
длина балки 1066мм где длина плоских участков составляет 66мм. При
такой толщине напряжения на раме не превышают допускаемых значений.
Намеченные усовершенствования позволят повысить грузоподъемность и
прочность кузова вагона.
Патентные исследования по теме проекта
Цель патентных исследований заключается:
- в обеспечении патентной чистоты дипломного проекта (исключение
возможности случайного использования в проекте технических решений
запатентованных зарубежными фирмами);
- в обеспечении патентной защиты проекта (выявлении собственных
технических решений которые могут составить предмет изобретения или
- в выявлении отечественных изобретений которые без доработки или с
доработкой могут быть использованы в проекте.
При подготовке к выполнению дипломного проекта просмотрены и
отечественные изобретения применительно к конструкции кузова вагона.
Патентов и изобретений зарубежных стран по тематике исследований не
выявлено. Имеется ряд патентов и изобретений России которые без доработки
или с несущественной доработкой могли бы быть использованы в дипломном
проекте полувагона с глухим кузове.
Наибольший интерес представляют следующие патенты.
Патент №2137638 кл. B61D1704.
Заявитель: ГПО «Уралвагонзавод» им. Ф.Э. Дзержинского.
Авторы: Малых Н.А.; Андронов В.А.; Шилов А.П.; Полявин В.И.; Потапов
П.Ф.; Зоценко А.Г.; Крючков А.В.; Герман В.П.; Баженевских Ю.М.; Цымбал
Формула изобретения.
Железнодорожный полувагон содержащий ходовые части раму и
установленный на ней кузов с торцевыми и боковыми стенками имеющими
верхние обвязки отличающийся тем что верхняя обвязка выполнена из
корытообразного профиля полки которого ориентированы в горизонтальной
плоскости и снабжена пластиной приваренной со смещением внутрь и наклоном
относительно верхней полки профиля задающий угол наклона обшив боковых и
торцевых стенок кузова относительно вертикальной оси полувагона.
Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу и касается
грузовых вагонов для перевозки насыпных грузов. Полувагон с глухим кузовом
содержит ходовые части и размещенный на них кузов состоящий из рамы
торцевых и боковых стен с крышками люков снабженными запорами. Крышки
люков выполнены открывающимися внутрь кузова с помощью шарниров
соединенных между собой жесткой связью. Шарнир установленный на каркасе
проема люка снабжен ограничителем поворота жесткой связи. Крышка люка
снабжена фиксаторами ее закрытого положения. Запор размещенный снаружи на
крышке люка выполнен в виде поворотного валика с лысками
взаимодействующего с - образным гнездом закрепленным на элементе каркаса
люка. Заявленное изобретение позволяет снизить трудоемкость обслуживания.
Патент №RU 2391239 С1 кл. B61D300 B61F100.
Авторы: Мещерин Юрий Васильевич Гусев Вадим Юрьевич Красюков Николай
Фёдорович Гапанович Валентин Александрович Иванов Александр Олегович
Коссов Валерий Семёнович Чаркин Виктор Анатольевич Ноздрачёва Валентина
Афанасьевна Шабеко Александр Петрович.
Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Российские железные
Грузовой полувагон с глухим полом содержащий установленную на две
ходовые тележки раму образованную двумя продольными боковыми балками и
надтележечными хребтовыми балками соединенными между собой концевыми
шкворневыми и поперечными балками закрепленный на раме кузов состоящий из
боковых и торцевых стенок со стойками профилями верхней обвязки
продольными балками и листами обшивки автосцепные устройства и тормозное
оборудование отличающийся тем что в межтележечном пространстве кузова
образовано понижение пола внутренние концы надтележечных хребтовых балок
рамы вварены в поперечные балки коробчатого сечения которые по торцам
соединены с продольными боковыми балками а между собой поперечные балки
коробчатого сечения соединены продольными балками изогнутыми по профилю
понижения пола кузова и вваренными в поперечные балки изогнутые по профилю
нижнего проектного очертания вписывания кузова в габарит и соединенные с
продольными боковыми балками рамы напротив средних стоек боковых стенок
Грузовой полувагон с глухим полом по п.1 отличающийся тем что в
нижние углы соединения поперечных балок коробчатого сечения с продольными
балками изогнутыми по профилю понижения пола кузова вварены косынки П-
образного сечения переменной высоты.
Грузовой полувагон с глухим кузовом по п.1 отличающийся тем что
над замкнутым контуром рамы образованным продольными боковыми и концевыми
балками в боковые стенки кузова вварены продольные балки образующие с
продольными балками торцевых стенок замкнутый силовой пояс кузова.
Грузовой полувагон с глухим полом по п.3 отличающийся тем что в
углы соединения средней стойки торцевой стенки с профилем верхней обвязки и
с продольной балкой торцевой стенки кузова вварены косынки П-образного
сечения переменной высоты.
Патент №2184667 кл. B61D300 B61D716.
Авторы: Крючков А.В.; Герман В.П.; Малых Н.А.; Андронов В.А.; Ефимов
В.П.; Зоценко А.Г.; Баженевских Ю.М.; Тиссен А.И.; Шляпникова Т.В.; Суслова
Н.Е.; Вельчев А.С.; Иларионов А.А.; Потапов П.Ф.; Белов Н.А.; Демин К.П.;
Заявитель: ГУП "ПО Уралвагонзавод" им. Ф.Э. Дзержинского.
Патентообладатель: ГУП "ПО Уралвагонзавод" им. Ф.Э. Дзержинского.
Железнодорожный полувагон содержащий ходовые части и размещенный
на них кузов с закругленным основанием состоящий из рамы торцевых и
боковых стен с крышками люков снабженными запорными устройствами
отличающийся тем что крышка люка выполнена открывающейся внутрь
посредством направляющих установленных на крышке и снабженных
криволинейными пазами взаимодействующими с роликами размещенными в
кронштейнах прикрепленных к основанию кузова а запорное устройство
выполнено в виде сектора со смещенным центром тяжести закрепленного на
боковой стене кузова и взаимодействующего со скобой прикрепленной к
верхней части крышки люка.
Железнодорожный полувагон по п. 1 отличающийся тем что
кронштейны снабжены опорными роликами взаимодействующими с внешними
кромками направляющих.
проектируемого вагона
Находим коэффициент тары вагона-аналога.
Коэффициент тары аналогичных типов вагонов изменяется в узких
пределах. Поэтому для проектируемого вагона можно принять коэффициент тары
вагона-аналога уменьшенный на 005 в связи с усовершенствованием
конструкции и возможным снижением металлоемкости.
Определяем в первом приближении грузоподъемность проектируемого
где n – заданное число осей;
qo – заданная осевая нагрузка.
Уточненное определение грузоподъемности проектируемого вагона Р'
по данным вагона-аналога можно провести если в качестве постоянной
величины принять соотношение:
где ТV – переменная часть тары вагона зависящая от его длины и
определяемая выражением
TV = T – 2Tтел – Тав – Тпо – 2Ттс = Т – Т
здесь Tтел – вес тележки; Тав – вес комплекта автосцепного
оборудования и ударно-тяговых устройств; Тпо – вес подвагонного
оборудования включая элементы тормозной системы; Ттс– вес торцевой стены
TV = 2128–98–12–06–11 = 2128–1216 = 912 т
Тогда грузоподъемность проектируемого вагона будет равна
В качестве расчетной величины грузоподъемности вагона принимают Р'.
Определяем требуемый объем кузова вагона позволяющий реализовать
расчетную грузоподъемность.
коэффициент использования полезного объема (для полувагонов можно принять
Находим требуемый объем кузова.
где Lвн Bвн H – соответственно внутренняя длина ширина и высота
кузова (без учета толщины торцевых стен) находят:
Определяем полную длину кузова по концевым балкам рамы или
Lр.пр = Lвн.пр + (Lр.ан – Lвн.ан)
где Lр.пр – длина по концевым балкам рамы проектируемого вагона ;
Lр.ан – длина по концевым балкам рамы вагона-аналога; Lвн.пр– внутренняя
длина кузова проектируемого вагона.
Lр.пр = 13805 + 100= 13905 мм
Общая длина вагона (длина по осям сцепления автосцепок).
Lа.пр = Lвн.пр + (Lа.ан – Lр.ан)
где Lа.пр – длина проектируемого вагона по осям сцепления
автосцепок; Lа.ан – длина вагона-аналога по осям сцепления автосцепок.
Lа.пр =13805 + 1120 = 14925 мм
Общую длину проверяют на минимальное значение обеспечивающие
ограничение средней погонной нагрузки брутто вагона допускаемой величиной
[qп] = 105 тм для основных типов вагонов общесетевого обращения по
железным дорогам России.
В качестве вагона-аналога принимаем вагон модели 12-1592 так как он
имеет наилучшую техническую характеристику.
Проверка габаритных размеров кузова вагона по условию
вписывания в заданный габарит
Когда вагон входит в кривую средняя часть кузова вагона и его концы
отклоняются от оси пути ширина вагона как бы увеличивается. Кроме того
возможны отклонения кузова вагона от оси пути за счет зазоров и износов
ходовых частей (гребней колес элементов тележек пятникового узла). Эти
отклонения являются основными для расчета вписывания кузова вагона в
заданный габарит по ширине.
Желательно чтобы отклонения середины и концов вагона были
одинаковыми что достигается если отношение [pic]
где L – длина кузова; б – база вагона (расстояние между осями
Поскольку L известно можно приближенно найти
Вписывание проектируемого вагона в заданный габарит.
Согласно ГОСТ 9238-83 максимальные допускаемые горизонтальные
строительные размеры вагона получаются путем уменьшения поперечных размеров
соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины
необходимых ограничений Ео Ев Ен (поперечных смещений подвижного состава
при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых
износов деталей его ходовых частей). Максимально допускаемая ширина вагона
В на некоторой высоте над уровнем верха головки рельса определяется по
где Вw – полуширина соответствующего габарита на рассматриваемой
высоте Н; Е – одно из ограничений Ео Ев или Ен.
Ограничение для направляющих поперечных сечений (сечения по осям
Eo = 05(S – d) + q + w + (k1 – k3) – k
Внутренние ограничения Ев для поперечных сечений вагона
расположенных между его направляющими сечениями (на длине базы)
определяются по формуле
Eв = 05(S – d) + q + w + [k2 (– n)n + k1 – k3] – k + α
Наружные ограничения Ен для поперечных сечений вагона расположенных
снаружи его направляющих сечений (в консольных частях вагона) определяются
Eн = [05(S – d) + q + w] [pic]+ [k2 (+ n)n – k1 – k3] – k +
где – расстояние между направляющими сечениями вагона (база вагона)
n – расстояние от рассматриваемого сечения вагона до его ближайшего
направляющего сечения м;
nв = 2 = 9833 2 = 4916 м
где S – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса мм; d
– минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных
q – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении
в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной
пары вследствие зазоров при максимальных износах и деформаций упругих
элементов в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой мм;
w – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении
в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки
вследствие зазоров при максимальных износах и упругих деформаций в узле
сочленения кузова и рамы тележки мм;
к – величина на которую допускается выход подвижного состава
проектируемого по габаритам 0-ВМ 02-ВМ 03-ВМ и 1-ВМ (в нижней части) за
очертания этих габаритов в кривых участках пути радиуса R=250 м мм; к = 0
к1 – величина поперечного смещения в кривых участках пути расчетного
радиуса (200 м – для габаритов Т Тц Тпр 1-Т и верхней части габарита 1-
ВМ) середины тележки с базой р определяется выражением:
где к2 – коэффициент размерности зависящий от величины расчетного
к2 = 103 2R = 103 2 200 = 25 мм
к3 – величина на которую допускается выход вагона проектируемого по
габаритам Т Тц Тпр 1-Т и 1-ВМ (в верхней части) за очертания этих
габаритов в кривых участках пути R=200 м в результате уширения габарита
приближения строений или увеличения расстояния между осями путей на
перегонах в расчетной кривой мм. Согласно п. 2.7 ГОСТ 9238-83 для половины
ширины габарита к3 равно максимальному выносу в кривой двухосного вагона
(принятого за расчетный) длиной 24 м и базой 17м т.е.
α – дополнительные ограничения внутренних и наружных сечений
вагона мм имеющие место только у очень длинного подвижного состава (с
базой >17 м). α = 0 = 0
Величина 05(S – d) представляет максимальный разбег изношенной
колесной пары между рельсами. В кривой расчетного радиуса R≤299 м для колеи
24 мм 05(S – d) = 05(1546 – 1489) 29 мм
Кв = к2(– n)n + к1 – к3 ;
Кн = к2(+ n)n – к1 – к3
Ограничения по осям пятников
Eo = 29 + 31 + (2139 – 180) = 60 мм
Внутренние ограничения
Eв = 29 + 31 +25+ [25(983 – 4916)4916 + 2139 – 180] – 0 + 0 = 85 мм
Наружные ограничения
Eн = 29 + 31+ 25*[pic]+[25(983 – 1826)1826+2139 – 180]–0 + 0= =120мм
Проверим вписывание в габарит с использованием программы GAB.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВПИСЫВАНИЯ КУЗОВА ВАГОНА В ГАБАРИТ
Число осей колесных пар
MAX ширина колеи в кривой расчетного радиуса . 1530.00[mm]
Прогиб хребтовой балки в среднем
Наибольшее возможное поперечное
Смещение буксы относительно
Смещение рамы тележки относ.
Наибольшее возможное перемещение
кузова относительно рамы
min расстояние между наружними гранями
предельно изношенных
Минимально допускаемая толщина гребня
бандажа на уровне верха головки
Гибкость надбуксовых
Гибкость центральных
Остаточная осадка надбукс.
Остаточная осадка центральных
Понижение буксы относительно оси колесн
Понижение рамы тележки относительно буксы
Понижение надр.балки относительно рамы тележки
Допускаемый вертикальный износ пятника и подпятника .5.0[mm]
Кооpдинаты точек строительного
и проектного очертаний (габарит 1-T)
Направляющее сечение
Хр.балка 1788 165 29502 486783 278625
Уголок №16010010 5056 3523 178123 627527 13332
Обшивка 25514 15195 3876086 588971267 144175208
Обвязка верх. 4512 2689 1213277 32625013 87344
Продольная балка с полом 2113 255 538815 1373978 3274
В таблице использованы следующие обозначения:
[pic] - координата центра тяжести сечения i-того элемента в принятой
[pic] - осевой момент инерции i-того элемента относительно
горизонтальной оси проходящей через центр тяжести сечения i-того. Ось ОХ
проводим через центр тяжести сечения хребтовой балки.
Рассчитаем координату yo центра тяжести всего сечения
Вычислим осевой момент инерции всего сечения относительно оси ОХ
проходящей через центр тяжести сечения
где [pic]- высота всех элементов поперечного сечения кузова.
2.Проверка размеров поперечного сечения
кузова проектируемого вагона по условию прочности
Для проверки правильности принятых размеров поперечного сечения будем
использовать приближенный расчет как балки а также расчет по II основной
системе предложенный проф. Никольским Е.Н.
2.1. Прикидочный расчет как балки на 2-х опорах
На стадии эскизного проектирования для проверки прочности можно
воспользоваться приближенной расчетной схемой кузова как балки на двух
опорах-пятниках. Расчет необходимо выполнить на нагрузки предусмотрены I и
III расчетными режимами «Норм проектирования вагонов». Целесообразно
вначале рассчитать кузов на вертикальную статическую нагрузку.
Рис.5 Схема нагружения кузова как балки на 2-х опорах
Напряжения возникающие в сечениях кузова можно рассчитать по
где q – вертикальная распределенная нагрузка
где Qбр.куз – вес брутто кузова вагона
e – эксцентриситет приложения продольной нагрузки относительно центра
При расчете напряжений в среднем сечении кузова по I расчетному режиму
учитывается вертикальная статическая нагрузка равная весу кузова вагона с
грузом и продольная по осям сцепления автосцепок: сжимающая N = 30 МН и
растягивающая N = 25 МН.
Для определения напряжений в среднем сечении кузова по III расчетному
режиму (режим движения вагона с конструкционной скоростью) следует учесть
влияние на вагон динамической и боковой нагрузок.
Вертикальная динамическая нагрузка зависит от величины коэффициента
вертикальной динамики Кдв который определим по следующей зависимости:
где – параметр распределения для грузовых вагонов;
р(Кдв) - доверительная вероятность по Нормам;
[pic]– среднее значение коэффициента вертикальной динамики:
где а = 005 – коэффициент принимаемый для элементов кузова;
[pic] – коэффициент учитывающий влияние числа осей под одним концом
n – количество осей под одним концом вагона;
V– конструкционная скорость;
fст.- статический прогиб рессорного комплекта.
Влияние боковых сил учтем с помощью коэффициента боковых сил [pic].
Вертикальная распределенная нагрузка составит:
Машинограммы представлены далее.
Результаты прикидочного расчета кузова как
балки на двух опорах
Значения продольных нагрузок:
I-й режим (растяжение) 2500кН
I-й режим (сжатие) -3500кН
Распределенная нагрузка q=65.00кНм
Длина вагона по раме L=13.91м
Площадь сечения f=0.074м^2
Момент инерции сечения кузова Ix=0.059м^4
Расстояние до нижней точки сечения кузова y1=0.823м
Расстояние до верхней точки сечения кузова y2=1.926м
Расстояние от центра тяжести кузова до оси автосцепок а=0.658м
Таблица напряжений для I-го расчетного режима
Точка cтат Растяжение 2500кН Сжатие -3500кН Σраст Σсж
Низ. 9.06 9.18 13.51 3.04 0.91 35.70
Верх. -21.21 -21.48 13.51 -7.11 -2.12 -38.41
Точка cтат Сжатие -1000 кН Σсж
Низ. 9.06 -9.18 -13.51 3.04 0.91 -9.68
Верх. -21.21 21.48 -13.51 -7.11 -2.12 -22.48
Значения напряжений в Нмм^2(МПа)
2.2.Прочностные нормативные расчеты конструкции рамы полувагона с
использованием программного комплекса Nastran
Исходя из симметрии рамы пластинчато-стержневая схема (рис.5)
построена только для четвертой части. Она образована сочетанием стержней
(продольные и поперечные балки рамы) и пластин (настил пола).
Рис. 6. Пластинчато-стержневая расчетная схема
В сечениях соответствующих элементов по плоскостям симметрии вводятся
симметричные связи от нормальных сил и изгибающим моментов. Схема
закрепления модели представлена на рис.6
Рис.7. Схема закрепления модели
При расчете кузова на вертикальную нагрузку после смещения связей и
загружения хребтовой балки усилиями деформированное состояние кузова в
целом будет близкими к деформированному состоянию первой основной системы
и следовательно напряжения в несущих элементах определяются расчетом
кузова как балки. Остается рассчитать вторую основную систему на
распределенную нагрузку по длине хребтовой балки:
Кдв – коэффициент вертикальной динамики [стр.40]
Кб=01 – коэффициент учитывающий влияние боковых сил определяет
«Нормами проектирования вагонов »
Рис.8 Схема нагружения четвертой части каркаса рамы на вертикальную
[pic]- осевой момент инерции сечения хребтовой балки
При расчете второй основной системы на продольные силы действующие по
оси автосцепок вначале дается смещение введенных связей. Связи в том
числе и распределенные по длине хребтовой балки смещаются на величину
смещения соответствующих точек первой основной системы от продольных сил.
Чтобы удлинение хребтовой балки было таким же как удлинение обвязок
рамы и стен к ней прикладываются по оси автосцепки силы Т1. В этом случае
деформированное состояние кузова будет близким к деформированному состоянию
первой основной системы и напряжения в несущих элементах определяются
расчетом кузова как балки на продольные силы.
Остается дополнительно рассчитать вторую систему на продольные силы:
где [pic] - площади сечений соответственно хребтовой балки и кузова
[pic] - продольная сила автосцепки (Т=25 МН по первому режиму
растяжение Т=3 МН или Т=±1 МН по третьему режиму).
Поскольку во второй основной системе концы поперечных балок из-за
введенных связей не смещаются можно рассматривать следующую расчетную
схему четвертой части рамы
Рис.9 Схема нагружения четвертой части каркаса рамы на продольную нагрузку
Нормами проектирования вагонов
Для анализа напряженно-деформированного состояния рамы кузова
используется программный комплекс Nastran реализующий метод конечных
элементов. Общее число конечных элементов – 45; число узлов – 72.
Координаты узлов расчетной схемы рамы полувагона
Расчетная схема с указанием номеров узлов и связей приведена на рис.7
Рис.10. Расчетная схема с указанием связей
Рис.11. Деформированное состояние кузова I режим растяжение
Свойства поперечных сечений.
Рис.12 Поперечные сечения элементов рамы
Суммарные эпюры напряжений
Рис.13. I режим растяжение
Значения напряжений:
Максимальные напряжения действующие в среднем сечении кузова:
Рис.14. I режим сжатие
Рис.15. III режим растяжение
Рис.16. III режим сжатие
Анализ результатов расчета по двум основным системам показал что
нормальные напряжения не превышают величины допускаемых для соответствующих
Суммарные напряжения в хребтовой балке:
I режим растяжение: [pic]
I режим сжатие: [pic]
III режим растяжение: [pic]
III режим сжатие: [pic]
3 Расчёт на прочность стойки боковой стены на распор сыпучего груза
Схема нагружения стойки боковой стены при распоре сыпучим грузом (рис.
Рис.17. Схема нагружения стойки боковой стены
Сосредоточенная нагрузка Pa действующая на боковую стойку
проектируемого вагона рассчитывается по следующей формуле:
[pic] – расстояние от вершины насыпного груза до точки стойки в
которой определяется напряжение где [p
где KДВ – коэффициент вертикальной динамики
g – ускорение свободного падения [p
Н = y = 1617 м – высота стойки;
d - принимаем равным 1399м
d – расстояние между стойками.
По первому режиму Кдв=0 тогда:
где d – расстояние между стойками.
По третьему режиму принимаем Кдв. 0; φ = 02·φ(из I-го режима):
Геометрические характеристики промежуточной стойки (рис .18):
Рис .18. Геометрические характеристики промежуточной стойки
Определим напряжения возникающие в стойке под действием распора от
Для определения напряжений воспользуемся программой MSC Nastran.
Расчетная схема нагружения представлена на рисунке 19 .
Рис.19. Расчетная схема нагружения
Диаграмма напряжений представлена ниже:
Расчет по первому режиму:
Рис.20 Эпюра напряжений стойки от распора груза I режим
Расчет по третьему режиму:
Рис.21 Эпюра напряжений стойки от распора груза III режим
Напряжения будут равны:
Output Set 3 - NX NASTRAN Case 1
Output Vector 3164 - Beam EndA Max Comb Stress = 1069 Нмм2
Output Vector 3164 - Bar EndA Max Comb Stress = 2233 Нмм2
В результате мы получили что
[pic][[pic]]=390[pic]
[pic][[pic]]=254[pic]
Таким образом прочность стоек боковой стены обеспечена.
4.Расчёт на прочность верхней обвязки от действия
захватов вагоноопрокидывателя
Проверка поперечного сечения проектируемого вагона на
вагоноопрокидывателе. Верхние пояса боковых стенок полувагона из условия
разгрузки на вагоноопрокидывателе должны рассчитываться на вертикальную
силу равномерно распределённую по длине 08 м по всей ширине верхнего
пояса и приложенную к нему в наибольшее неблагоприятном для конструкции
возможном сочетании. Эта сила qВ принимается равной:
где QБР – сила тяжести вагона;
n – количество упоров (зажимов) вагоноопрокидывателя принимается n=8.
Допускаемые напряжения принимаются по I режиму.
Схема нагружения верхней обвязки на вагоноопрокидывателе представлена
Рис.22 Схема нагружения верхней обвязки
Рис.23. Геометрические характеристики верхней обвязки
Расчетная схема нагружения представлена на рисунке 24.
Рис.24 Схема нагружения верхней обвязки
Рис.25 Эпюра напряжений в верхней обвязке
Output Set 1 - NX NASTRAN Case 1
Output Vector 3109 - Bar EndA Max Comb Stress = 1104 Нмм2
[[pic]]- допускаемые напряжения по первому режиму
Таким образом прочность верхней обвязки боковой стены обеспечена.
Расчет показателей надежности рамы проектируемого полувагона
Для определения показателей надежности необходимо рассчитать
максимальные напряжения действующие на балках рамы.
По Нормам проектирования максимальные напряжения определяются от
удара силы Руд=3 МН в автосцепку.
Рис. 26. Схема нагружения по «Нормам проектирования »
По Нормам расчет ведется по следующим зависимостям:
Сила реакции на каждой балке:
где К - коэффициент учитывающий неравномерность распределения сил
Jyi- осевой момент инерции сечения i-ой балки.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:
Максимальные напряжения действующие на балке:
Wyi – момент сопротивления поперечного сечения балки.
Для определения максимальных напряжений действующих в шкворневой
балке необходимо также учесть действие реакции пятника.
Тогда значение изгибающего момента
где Qбр.куз - вес брутто кузова вагона.
Производя расчеты получаем результаты:
Определяем среднюю частоту отказов проектируемой сборочной единицы с
учетом намеченных мер повышения надежности по формуле:
[pic]- средняя частота отказов сборочной единицы вагона-аналога
[pic]- номер усовершенствованного по сравнению с аналогом элемента
сборочной единицы (концевой балки)
[pic]- число [pic]-х элементов (одинаковых балок в конструкции)
[pic]-средняя частота отказов [pic]-той детали сборочной единицы
[pic][pic]- весовые коэффициенты причин отказов соответственно из-за
усталости и вследствие недостаточной прочности
[pic][pic]- коэффициенты запаса усталостной долговечности
соответственно для [pic]-го элемента вагона-аналога и проектируемого
[pic][pic]- коэффициенты запаса прочности [pic]-го несущего элемента
соответственно вагона-аналога и проектируемого.
Т. к. по исходным данным [pic]=0 то определение коэффициентов [pic] и
[pic] находить необязательно.
Определение коэффициентов запаса усталостной долговечности:
Для вагона-аналога [pic]
Для проектируемого вагона [pic]
[pic]- коэффициент снижения усталостной долговечности для натурной
[pic]- максимальная амплитуда динамических напряжений.
[pic] - статические напряжения от вертикальной нагрузки брутто
(определяется расчетом несущего элемента как балки);
[pic] - напряжения от боковых динамических усилий.
Определение коэффициентов запаса прочности:
[pic]- допускаемые напряжения
[pic]-расчетные напряжения в рассматриваемом [pic]-ом элементе от
совокупности нагрузок по режимам Норм проектирования
Для вагона-аналога [pic]=260 [pic]
Расчетные напряжения действующие в концевой шкворневой и поперечной
Тогда значения коэффициентов:
Тогда средняя частота отказов проектируемой сборочной единицы:
Рассчитываем вероятности безотказной работы сборочной единицы
вагона-аналога и проектируемого
Определяем коэффициент повышения безотказной работы
Если [pic] тогда намеченные меры повышения надежности эффективны
[pic]намеченные меры повышения надежности эффективны.
В данном дипломном проекте спроектирован вагон а именно универсальный
полувагон грузоподъемностью 717 т. Этот вагон вписывается в заданный
габарит 1-Т по ГОСТ 9238-83 а также проверены размеры поперечного сечения
кузова проектируемого вагона по условию прочности.
Были произведены расчеты надежности рамы полувагона.
Проектируемый вагон имеет следующую техническую характеристику:
Ширина колеи мм .. 1520
Грузоподъемность т .. . 717
вагона (тара) т . .18
База вагона м .. 9833
по осям сцепления автосцепок .. 1492
по концевым балкам рамы .. ..1391
максимальная .. 3142
Высота кузова внутри м . . .. .. 224
Коэффициент тары .. 025
Нагрузка от колесной пары на рельсы тось .. . . . .25
Скорость конструкционная кмч 120
Габарит по ГОСТ 9238–83 . 1-Т
Произведенные расчеты показывают что прочность и устойчивость
элементов рамы с настилом пола обеспечена.

Ekonomika Чубарова.cdw

Опытно-конструкторские
Внедрение изделия в эклсплуатацию
с проведением сопутствующих мероприятий
(модернизация и дооснащение
ремонтной базы обучение персонала и др.)
Эксплуатация включаятехническое
обслуживание и все виды ремонта
Экономически оптимальный
определенный срок службы
в том числе и с учетом
технического средства
Фактически реализованный
с приобретением единицы
владением и утилизацией
Годовые эксплуатационные
Стоимость жизненного
цикла: 597247 тыс.руб.
эксплуатации вагона:
использования запасных
частей и металлолома
Изготовление изделия
Изъятие и утилизация
Назначенный срок службы
Расчетный срок службы
Ликвидационная стоимость

TITUL NYJ LIST.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Брянский государственный технический университет
Кафедра «Подвижной состав железных дорог»
ОТКРЫТОГО ТИПА С ГЛУХИМ КУЗОВОМ.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
СБОРКИ И СВАРКИ ХРЕБТОВОЙ БАЛКИ.

Чертеж план цеха.cdw

Заимствованые изделия
Складочное место для профилей
Складочное место для упоров
Складочное место для диафрагм
Складочное место для планок
Складочное место для готовой продукции
Вновь разрабатываемые
Дробеструйная установка
Стенд для газорезки и сборки
Стенд для автомат. сварки
- противопожарный щит.
- тара для огарков электродов.
Условные обозначения.
- железобетонная колонна
- подвод углекислого газа.
- подвод природного газа.
- шкаф для инструмента.
- тара для отходов металла.
- заклепо нагреватель.

график тех. проц..frw

Soderzhanie ekonomicheskaya chast.docx

Расчет стоимости жизненного цикла вагонов грузового парка .
1Расчет стоимости жизненного цикла полувагона с глухим полом ..
1.1 Исходные данные для расчета стоимости жизненного цикла полувагона
2 Определение стоимости жизненного цикла полувагона
2.1 Определение дохода от эксплуатации вагона .
2.2 Определение ремонтных затрат
2.3 Определение эксплуатационных расходов зависящих от размеров движения ..
2.4 Расчёт дополнительных единовременных капитальных вложений
2.5 Расчёт ликвидационной стоимости вагона ..
2.6 Определение стоимости жизненного цикла вагона и чистого дохода

ZADANIE.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
по специальности 190302 – ВАГОНЫ специализация
Студент Чубарова Елена Игоревна
“Выполнить эскизное проектирование 4-х осного грузового вагона открытого
типа с глухим кузовом. Разработать технологический процесс сборки и сварки
хребтовой балки проектируемого вагона.”
Утверждена приказом по БГТУ № 236-3 от 03.04.2013 г.
Срок сдачи законченного проекта 15 июня 2013 г.
Исходные данные для проектирования Вагон четырехосный осевая
нагрузка 25тось габарит 1-Т.
Специальное задание: Исследовать напряженное состояние обшивки боковой
Содержание папки текстовых документов (перечень разделов подлежащих
Конструкторская часть
Обзор существующих конструкций грузовых вагонов открытого типа с глухим
Выбор вагона аналога для проектирования;
Обоснование мер по усовершенствованию вагона аналога;
Вписывание вагона в габарит;
Прочностной расчет вагона.
Исследовательская часть
Анализ существующих конструкций;
Исследования направленные на оптимизацию конструкции
Формирование исходных данных для расчета стоимости жизненного цикла;
Определение дохода от эксплуатации вагона;
Определение ремонтных затрат;
Определение эксплуатационных расходов зависящих от размеров
Расчет дополнительных единовременных капитальных вложений;
Расчет ликвидационной стоимости вагона.
Расчет экономического эффекта от внедрения прогрессивных решений в
технологический процесс.
Организационная часть
Безопасность производства и технологического процесса;
Промышленная экология;
Оценка устойчивости объектов и их элементов к воздействию ударной волны
возникающей от взрыва газовоздушной смеси;
Расчет искусственного освещения.
Технологическая часть
Схема технологии сборки боковой стены
Планировка участка цеха
Перечень графического материала с точным указанием обязательных
Чертеж общего вида вагона-3А2
Поперечное сечение кузова вагона-1А1
Результаты исследования-1А1
Планировка участка цеха-1А1
График технологического процесса изготовления хребтовой балки-1А1
Экономическая часть-1А1
ИТОГО: 125 листов Ф А1
Консультанты по разделам проекта:
по экономической части доц. к.т.н. Н.И.
по организационной части доц. к.т.н. Р.В.
Дата выдачи задания 18 марта 2013г.
Заведующий кафедрой доц. к.т.н. Д.Я.
Руководитель проекта проф. д.т.н. В.П.
Задание принял к исполнению 18 марта 2013 г.
Студент Чубарова Е.И.

Chertezh balka khrebtovaya che.cdw

ГОСТ 14771-76-Н1-УП-
ГОСТ 14771-76-Т3-УП-
ГОСТ 14771-76-Т1-УП-
* Размеры для справок.
Подготовка деталей под сварку сборка сварка и контроль качества сварных
швов по ГОСТ 24.050.34-84.
** Сварка автоматическая. Способ сварки УП. Сварочный материал проволока
марки Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.
Сварные швы зачистить заподлицо в местах соприкосновения с сопрягаемыми
Допускается прогиб балки вверх не более 12 мм вниз не более 2 мм.
Сборка и контроль заклепочных соединений по ОСТ 24.050.35-91.
В зоне головок заклепок щуп 05 мм не должен доходить до стержня заклепки. В промежутках
между заклепками допускаются местные неплотности не более 15 мм.
До установки упоров планок места сопряжения покрыть
грунтовкой согласно карте окраски 9085.00.000 Д4.
Маркировать порядковый номер балки год изготовления (две последние
цифры) ударным способом шрифтом 10-Пр3 ГОСТ 26.020-80.
Клеймить ударным способом:
а) клеймо сварщика бригадира сварщиков или мастера;
Условное обозначение
Заимствованные изделия
Вновь разрабатываемые изделия

неоформлено.docx

Технические условия
статистическая осевая кН(тс)
Скорость конструкционная кмч
по осям сцепления автосцепок
по концевым балкам рамы
Ширина максимальная мм
Высота от уровня верха головок рельсов мм:
Модель 2-осной тележки
Наличие переходной площадки
Наличие стояночного тормоза
Внутренние размеры кузова мм:
Год постановки на серийное производство
Возможность установки буферов
Определение основных параметров проектируемого вагона
1 находим коэффициент тары вагона-аналога
где Т– тара вагона-аналога; Р– грузоподъемность
Коэффициент тары аналогичных типов вагонов изменяется в узких пределах. Поэтому для проектируемого вагона можно принять коэффициент тары вагона-аналога уменьшенный на 005 в связи с усовершенствованием конструкции и возможным снижением металлоемкости.
2 Определяем в первом приближении грузоподъемность проектируемого вагона по формуле.
где n – заданное число осей; q0 – заданная осевая нагрузка
Уточненное определение грузоподъемности проектируемого вагона Р' по данным вагона-аналога можно провести если в качестве постоянной величины принять соотношение
где ТV – переменная часть тары вагона зависящая от его длины и определяемая выражением
TV = T – 2Tтел – Тав – Тпо – 2Ттс = Т – Т (4)
Здесь Tтел – вес тележки; Тав – вес комплекта автосцепного оборудования и ударно-тяговых устройств; Тпо – вес подвагонного оборудования включая элементы тормозной системы; Ттс– вес торцевой стены кузова.
TV = 2128–98–12–06–11 = 2128–1216 = 912 т
Тогда грузоподъемность проектируемого вагона будет равна
В качестве расчетной величины грузоподъемности вагона принимают Р' при этом величина найденная по формуле (2) используется для оценки достоверности расчета Р' по зависимости (5).
3 Определяем требуемый объем кузова вагона позволяющий реализовать расчетную грузоподъемность.
где – плотность (объемный вес) перевозимого груза; – коэффициент использования полезного объема (для полувагонов можно принять =1.
Из выражения (6) находим требуемый объем кузова.
где Lвн Bвн H – соответственно внутренняя длина ширина и высота кузова (без учета толщины торцевых стен) находят.
5 Определяем полную длину кузова по концевым балкам рамы или торцевых стен.
Lр.пр = Lвн.пр + (Lр.ан – Lвн.ан) (10)
где Lр.пр – длина по концевым балкам рамы проектируемого вагона ; Lр.ан – длина по концевым балкам рамы вагона-аналога; Lвн.пр– внутренняя длина кузова проектируемого вагона
Lр.пр = 13805 + 100= 13905 мм
5 Общая длина вагона (длина по осям сцепления автосцепок).
Lа.пр = Lвн.пр + (Lа.ан – Lр.ан) (11)
где Lа.пр – длина проектируемого вагона по осям сцепления автосцепок; Lа.ан – длина вагона-аналога по осям сцепления автосцепок.
Lа.пр =13805 + 1120 = 14925 мм
6 Определяем максимальную тару проектируемого вагона.
Qбр – Pпр = Тпр = 25 4 – 7166 = 2834 т (12)
9 Общую длину проверяют на минимальное значение обеспечивающие ограничение средней погонной нагрузки брутто вагона допускаемой величиной
[qп] = 105 тм для основных типов вагонов общесетевого обращения по железным дорогам России.
В качестве вагона-аналога принимаем вагон модели 12-1592 так как он имеет наилучшую техническую характеристику.
Техническая характеристика проектируемого вагона
Ширина колеи мм . . . . . . . . . . . . . . . . 1520
Грузоподъемность т . . . . . . . . . . . . . . . 717
Масса вагона (тара) т . . . . . . . . . . . . . . . 2834
Объем кузова м3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
вагона . . . . . . . . . . . . . . . . . 9833
тележки . . . . . . . . . . . . . . . . 1850
по осям сцепления автосцепок . . . . . . 14925
по концевым балкам рамы . . . . . . . 13905
Ширина кузова максимальная мм . . . . . . . . 3142
Размеры кузова внутренние мм:
длина . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13805
ширина . . . . . . . . . . . . . . . . . 2878
высота . . . . . . . . . . . . . . . . 2240
Высота от уровня головок рельсов максимальная мм . . 3492
Проверка габаритных размеров кузова вагона по условию вписывания в заданный габарит
Когда вагон входит в кривую средняя часть кузова вагона и его концы отклоняются от оси пути ширина вагона как бы увеличивается. Кроме того возможны отклонения кузова вагона от оси пути за счет зазоров и износов ходовых частей (гребней колес элементов тележек пятникового узла). Эти отклонения являются основными для расчета вписывания кузова вагона в заданный габарит по ширине.
Желательно чтобы отклонения середины и концов вагона были одинаковыми что достигается если отношение
где L – длина кузова; б – база вагона (расстояние между осями пятников).
Поскольку L известно можно приближенно найти
Вписывание проектируемого вагона в заданный габарит.
Согласно ГОСТ 9238-83 максимальные допускаемые горизонтальные строительные размеры вагона получаются путем уменьшения поперечных размеров соответствующего габарита подвижного состава с каждой стороны на величины необходимых ограничений Ео Ев Ен (поперечных смещений подвижного состава при вписывании в кривую расчетного радиуса с учетом наибольших допускаемых износов деталей его ходовых частей). Максимально допускаемая ширина вагона 2В на некоторой высоте над уровнем верха головки рельса определяется по формуле
где Вw – полуширина соответствующего габарита на рассматриваемой высоте Н; Е – одно из ограничений Ео Ев или Ен.
Ограничение для направляющих поперечных сечений (сечения по осям пятников) равно
Eo = 05(S – d) + q + w + (k1 – k3) – k (16)
Внутренние ограничения Ев для поперечных сечений вагона расположенных между его направляющими сечениями (на длине базы) определяются по формуле
Eв = 05(S – d) + q + w + [k2 (– n)n + k1 – k3] – k + α (17)
Наружные ограничения Ен для поперечных сечений вагона расположенных снаружи его направляющих сечений (в консольных частях вагона) определяются по формуле
Eн = [05(S – d) + q + w] + [k2 (+ n)n – k1 – k3] – k + (18)
В этих зависимостях: – расстояние между направляющими сечениями вагона (база вагона) м;
n – расстояние от рассматриваемого сечения вагона до его ближайшего направляющего сечения м; nв = 2 = 9833 2 = 4916 м
S – максимальная ширина колеи в кривой расчетного радиуса мм; d – минимальное расстояние между наружными гранями предельно изношенных гребней колес мм;
q – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения рамы тележки относительно колесной пары вследствие зазоров при максимальных износах и деформаций упругих элементов в буксовом узле и узле сочленения рамы тележки с буксой мм;
w – наибольшее возможное поперечное перемещение в направляющем сечении в одну сторону из центрального положения кузова относительно рамы тележки вследствие зазоров при максимальных износах и упругих деформаций в узле сочленения кузова и рамы тележки мм;
к – величина на которую допускается выход подвижного состава проектируемого по габаритам 0-ВМ 02-ВМ 03-ВМ и 1-ВМ (в нижней части) за очертания этих габаритов в кривых участках пути радиуса R=250 м мм; к = 0
к1 – величина поперечного смещения в кривых участках пути расчетного радиуса (200 м – для габаритов Т Тц Тпр 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ) середины тележки с базой р определяется выражением:
к2 – коэффициент размерности зависящий от величины расчетного радиуса кривой к2 = 103 2R = 103 2 200 = 25 мм
к3 – величина на которую допускается выход вагона проектируемого по габаритам Т Тц Тпр 1-Т и 1-ВМ (в верхней части) за очертания этих габаритов в кривых участках пути R=200 м в результате уширения габарита приближения строений или увеличения расстояния между осями путей на перегонах в расчетной кривой мм. Согласно п. 2.7 ГОСТ 9238-83 для половины ширины габарита к3 равно максимальному выносу в кривой двухосного вагона (принятого за расчетный) длиной 24 м и базой 17м т.е.
α – дополнительные ограничения внутренних и наружных сечений вагона мм имеющие место только у очень длинного подвижного состава (с базой >17 м). α = 0 = 0
Величина 05(S – d) представляет максимальный разбег изношенной колесной пары между рельсами. В кривой расчетного радиуса R≤299 м для колеи 1524 мм 05(S – d) = 05(1546 – 1489) 29 мм
Если при проектировании вагонов по габаритам Т Тц Тпр 1-Т и верхней части габарита 1-ВМ отдельно взятые величины Ко Кв Кн окажутся отрицательными (что свидетельствует о недоиспользовании имеющегося в кривой уширения габарита приближения строений) то они принимаются равными нулю.
Кв = к2(– n)n + к1 – к3 ;
Кн = к2(+ n)n – к1 – к3
Ограничения по осям пятников
Eo = 29 + 31 + (2139 – 180) = 60 мм
Внутренние ограничения
Eв = 29 + 31 +25+ [25(983 – 4916)4916 + 2139 – 180] – 0 + 0 = 85 мм
Наружные ограничения
Eн = 29 + 31+ 25*+[25(983 – 1826)1826+2139 – 180]–0 + 0 = 120 мм
Проверим вписывание в габарит с использованием программы GAB. РЕЗУЛЬТАТЫ ВПИСЫВАНИЯ КУЗОВА ВАГОНА В ГАБАРИТ
Число осей колесных пар тележки 2 [шт.]База вагона 9.76[m]База тележки 1.85[m]Pасчетная нагрузка 758.00[кН]MAX ширина колеи в кривой расчетного радиуса.. 1530.00[mm]Прогиб хребтовой балки в среднем сечении 10.00[mm]Наибольшее возможное поперечное перемещение рамы тележки 3.00[mm]Смещение буксы относительно кол.пары 2.00[mm]Смещение рамы тележки относ. буксы 1.00[mm]Наибольшее возможное перемещениекузова относительно рамы тележки 31.00[mm]min расстояние между наружними гранямипредельно изношенных колес 1489.00[mm]Минимально допускаемая толщина гребнябандажа на уровне верха головки рельса 26.00[mm]Гибкость надбуксовых рессор 0.00[ммkH]Гибкость центральных рессор 0.67[ммkH]Остаточная осадка надбукс. рессор 0.00[mm]Остаточная осадка центральных рессор 10.00[mm]Понижение буксы относительно оси колесн пары 2.00[mm]Понижение рамы тележки относительно буксы 2.00[mm]Понижение надр.балки относительно рамы тележкивследствие износа подвески 10.00[mm]Допускаемый вертикальный износ пятника и подпятника.5.0[mm]
Кооpдинаты точек строительного и проектного очертаний (габарит 1-T)Направляющее сечение
BwHw - координаты точек габарита. Eh - ограничения BiHi - строительное очертание. exey - допуски на размеры частей BпHп - проектное очертание
Кооpдинаты точек строительного и проектного очертаний (габарит 1-T)Внутреннее сечение N= 4.7 м
Кооpдинаты точек строительного и проектного очертаний (габарит 1-T)Наружнее сечение N= 1.9 м
На основании полученных результатов и с учетом заданной конструкции тележки 18-194-1 определили что кузов вагона вписывается в заданный габарит:
Геометрические характеристики рассчитаем в табличной форме (см. таблицу 2).
Геометрические характеристики элементов кузова
Продольная балка с полом
В таблице использованы следующие обозначения:
- площадь поперечного сечения
- координата центра тяжести сечения
- осевой момент инерции i-того элемента относительно горизонтальной оси проходящей через центр тяжести сечения i-того. Ось ОХ проводим через центр тяжести сечения хребтовой балки.
Рассчитаем координату yo центра тяжести всего сечения
Вычислим осевой момент инерции всего сечения относительно оси ОХ проходящей через центр тяжести сечения
где - высота всех элементов поперечного сечения кузова.
2.Проверка размеров поперечного сечения
кузова проектируемого вагона по условию прочности
Для проверки правильности принятых размеров поперечного сечения будем использовать приближенный расчет как балки а также расчет по II основной системе предложенный проф. Никольским Е.Н.
2.1. Прикидочный расчет как балки на 2-х опорах
На стадии эскизного проектирования для проверки прочности можно воспользоваться приближенной расчетной схемой кузова как балки на двух опорах-пятниках. Расчет необходимо выполнить на нагрузки предусмотрены I и III расчетными режимами «Норм проектирования вагонов». Целесообразно вначале рассчитать кузов на вертикальную статическую нагрузку.
Рис.5 Схема нагружения кузова как балки на 2-х опорах
Напряжения возникающие в сечениях кузова можно рассчитать по следующей формуле:
где q – вертикальная распределенная нагрузка
где Qбр.куз – вес брутто кузова вагона
e – эксцентриситет приложения продольной нагрузки относительно центра тяжести кузова.
При расчете напряжений в среднем сечении кузова по I расчетному режиму учитывается вертикальная статическая нагрузка равная весу кузова вагона с грузом и продольная по осям сцепления автосцепок: сжимающая N = 30 МН и растягивающая N = 25 МН.
Для определения напряжений в среднем сечении кузова по III расчетному режиму (режим движения вагона с конструкционной скоростью) следует учесть влияние на вагон динамической и боковой нагрузок.
Вертикальная динамическая нагрузка зависит от величины коэффициента вертикальной динамики Кдв который определим по следующей зависимости:
где – параметр распределения для грузовых вагонов;
р(Кдв) - доверительная вероятность по Нормам;
– среднее значение коэффициента вертикальной динамики:
где а = 005 – коэффициент принимаемый для элементов кузова;
– коэффициент учитывающий влияние числа осей под одним концом вагона; n – количество осей под одним концом вагона;
V– конструкционная скорость;
fст.- статический прогиб рессорного комплекта.
Влияние боковых сил учтем с помощью коэффициента боковых сил .
Вертикальная распределенная нагрузка составит:
Машинограммы представлены далее.
Результаты прикидочного расчета кузова как балки на двух опорах
Значения продольных нагрузок:I-й режим (растяжение) 2500кНI-й режим (сжатие) -3500кНИсходные данные:Распределенная нагрузка q=65.00кНмДлина вагона по раме L=13.91мБаза вагона l=9.83мПлощадь сечения f=0.074м^2Момент инерции сечения кузова Ix=0.059м^4Расстояние до нижней точки сечения кузова y1=0.823мРасстояние до верхней точки сечения кузова y2=1.926мРасстояние от центра тяжести кузова до оси автосцепок а=0.658м
Таблица напряжений для I-го расчетного режима
Значения напряжений в Нмм^2(МПа)
Исходные данные:III-й режим (растяжение) 1000 кНIII-й режим (сжатие) -1000 кНКонструкционная скорость V=33.300мcСтатический прогиб рессорного подвешивания f=0.0510мЧисло осей тележки (осность) n=2Параметр распределения (бета)=1.13Коэффициент принимаемый на основании обработки результатов теоритических и эксперементальных исследований а=0.050Коэффициент учитывающий влияние числа осей в тележке или группе тележек под однимконцом вагона (n) на величину коэффициента динамики b=1.000
Таблица напряжений для III-го расчетного режима
Значения напряжений в Нмм^2(МПа)
2.2.Прочностные нормативные расчеты конструкции рамы полувагона с
использованием программного комплекса Nastran
Исходя из симметрии рамы пластинчато-стержневая схема (рис.5) построена только для четвертой части. Она образована сочетанием стержней (продольные и поперечные балки рамы) и пластин (настил пола).
Рис. 6. Пластинчато-стержневая расчетная схема
В сечениях соответствующих элементов по плоскостям симметрии вводятся симметричные связи от нормальных сил и изгибающим моментов. Схема закрепления модели представлена на рис.6
Рис.7. Схема закрепления модели
При расчете кузова на вертикальную нагрузку после смещения связей и загружения хребтовой балки усилиями деформированное состояние кузова в целом будет близкими к деформированному состоянию первой основной системы и следовательно напряжения в несущих элементах определяются расчетом кузова как балки. Остается рассчитать вторую основную систему на распределенную нагрузку по длине хребтовой балки:
Кдв – коэффициент вертикальной динамики [стр.40]
Кб=01 – коэффициент учитывающий влияние боковых сил определяет «Нормами проектирования вагонов »
Рис.8 Схема нагружения четвертой части каркаса рамы на вертикальную нагрузку
- осевой момент инерции сечения хребтовой балки
При расчете второй основной системы на продольные силы действующие по оси автосцепок вначале дается смещение введенных связей. Связи в том числе и распределенные по длине хребтовой балки смещаются на величину смещения соответствующих точек первой основной системы от продольных сил.
Чтобы удлинение хребтовой балки было таким же как удлинение обвязок рамы и стен к ней прикладываются по оси автосцепки силы Т1. В этом случае деформированное состояние кузова будет близким к деформированному состоянию первой основной системы и напряжения в несущих элементах определяются расчетом кузова как балки на продольные силы.
Остается дополнительно рассчитать вторую систему на продольные силы:
где - площади сечений соответственно хребтовой балки и кузова
- продольная сила автосцепки (Т=25 МН по первому режиму растяжение Т=3 МН или Т=±1 МН по третьему режиму).
Поскольку во второй основной системе концы поперечных балок из-за введенных связей не смещаются можно рассматривать следующую расчетную схему четвертой части рамы
Рис.9 Схема нагружения четвертой части каркаса рамы на продольную нагрузку
Кб=01 – коэффициент учитывающий влияние боковых сил определяет Нормами проектирования вагонов
Для анализа напряженно-деформированного состояния рамы кузова используется программный комплекс Nastran реализующий метод конечных элементов. Общее число конечных элементов – 45; число узлов – 72.
Координаты узлов расчетной схемы рамы полувагона
Расчетная схема с указанием номеров узлов и связей приведена на рис.7
Рис.10. Расчетная схема с указанием связей
Рис.11. Деформированное состояние кузова I режим растяжение
Свойства поперечных сечений.
Рис.12 Поперечные сечения элементов рамы
Суммарные эпюры напряжений
Рис.13. I режим растяжение
Значения напряжений:
Максимальные напряжения действующие в среднем сечении кузова:
Рис.14. I режим сжатие
Рис.15. III режим растяжение
Рис.16. III режим сжатие
Анализ результатов расчета по двум основным системам показал что нормальные напряжения не превышают величины допускаемых для соответствующих расчетных режимов.
Суммарные напряжения в хребтовой балке:
I режим растяжение:
III режим растяжение:
Расчёт на прочность стойки боковой стены на распор сыпучего груза
Схема нагружения стойки боковой стены при распоре сыпучим грузом(рис. 17):
Рис.17. Схема нагружения стойки боковой стены
Сосредоточенная нагрузка Pa действующая на боковую стойку проектируемого вагона рассчитывается по следующей формуле:
– расстояние от вершины насыпного груза до точки стойки в которой определяется напряжение где - высота стойки;
где KДВ – коэффициент вертикальной динамики
– приведенная насыпная плотность груза ;
g – ускорение свободного падения ;
Н = y = 1617 м – высота стойки;
– приведенный угол естественного откоса груза рад;
d - принимаем равным 1399м
d – расстояние между стойками.
По первому режиму Кдв=0 тогда:
где d – расстояние между стойками.
По третьему режиму принимаем Кдв. 0; φ = 02·φ(из I-го режима):
Геометрические характеристики промежуточной стойки (рис .13):
Рис .18. Геометрические характеристики промежуточной стойки
Определим напряжения возникающие в стойке под действием распора от сыпучего груза.
Для определения напряжений воспользуемся программой MSC Nastran.
Расчетная схема нагружения представлена на рисунке 19 .
Рис.19. Расчетная схема нагружения
Диаграмма напряжений представлена ниже:
Расчет по первому режиму:
Рис.20 Эпюра напряжений стойки от распора груза I режим
Расчет по третьему режиму:
Рис.21 Эпюра напряжений стойки от распора груза III режим
Напряжения будут равны:
Output Set 3 - NX NASTRAN Case 1
Output Vector 3164 - Beam EndA Max Comb Stress = 1069 Нмм2
Output Vector 3164 - Bar EndA Max Comb Stress = 2233 Нмм2
В результате мы получили что
Таким образом прочность стоек боковой стены обеспечена.
4.Расчёт на прочность верхней обвязки от действия
захватов вагоноопрокидывателя
Проверка поперечного сечения проектируемого вагона на вагоноопрокидывателе. Верхние пояса боковых стенок полувагона из условия разгрузки на вагоноопрокидывателе должны рассчитываться на вертикальную силу равномерно распределённую по длине 08 м по всей ширине верхнего пояса и приложенную к нему в наибольшее неблагоприятном для конструкции возможном сочетании. Эта сила qВ принимается равной:
где QБР – сила тяжести вагона;
n – количество упоров (зажимов) вагоноопрокидывателя принимается n=8.
Допускаемые напряжения принимаются по I режиму.
Схема нагружения верхней обвязки на вагоноопрокидывателе представлена на рисунке 22.
Рис.22 Схема нагружения верхней обвязки
Рис.23. Геометрические характеристики верхней обвязки
Для определения напряжений воспользуемся программой MSC Nastran.
Расчетная схема нагружения представлена на рисунке 24.
Рис.24 Схема нагружения верхней обвязки
Рис.25 Эпюра напряжений в верхней обвязке
Output Set 1 - NX NASTRAN Case 1
Output Vector 3109 - Bar EndA Max Comb Stress = 1104 Нмм2
[]- допускаемые напряжения по первому режиму
Таким образом прочность верхней обвязки боковой стены обеспечена.
Расчет показателей надежности рамы проектируемого полувагона
Для определения показателей надежности необходимо рассчитать максимальные напряжения действующие на балках рамы.
По Нормам проектирования максимальные напряжения определяются от удара силы Руд=3 МН в автосцепку.
Рис. 26. Схема нагружения по «Нормам проектирования »
По Нормам расчет ведется по следующим зависимостям:
Сила реакции на каждой балке:
где К - коэффициент учитывающий неравномерность распределения сил
Jyi- осевой момент инерции сечения i-ой балки.
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости:
Максимальные напряжения действующие на балке:
Wyi – момент сопротивления поперечного сечения балки.
Для определения максимальных напряжений действующих в шкворневой балке необходимо также учесть действие реакции пятника.
Тогда значение изгибающего момента
Где Qбр.куз - вес брутто кузова вагона.
Производя расчеты получаем результаты:
Определяем среднюю частоту отказов проектируемой сборочной единицы с учетом намеченных мер повышения надежности по формуле:
- средняя частота отказов сборочной единицы вагона-аналога
- номер усовершенствованного по сравнению с аналогом элемента сборочной единицы (концевой балки)
- число -х элементов (одинаковых балок в конструкции)
-средняя частота отказов -той детали сборочной единицы вагона-аналога
- весовые коэффициенты причин отказов соответственно из-за усталости и вследствие недостаточной прочности
- коэффициенты запаса усталостной долговечности соответственно для -го элемента вагона-аналога и проектируемого
- коэффициенты запаса прочности -го несущего элемента соответственно вагона-аналога и проектируемого.
Т. к. по исходным данным =0 то определение коэффициентов и находить необязательно.
Определение коэффициентов запаса усталостной долговечности:
- предел выносливости зависит от материала;
Для проектируемого вагона
- коэффициент снижения усталостной долговечности для натурной детали;
- максимальная амплитуда динамических напряжений.
- напряжения от вертикальных динамических сил;
- коэффициент вертикальной динамики;
- статические напряжения от вертикальной нагрузки брутто (определяется расчетом несущего элемента как балки);
- напряжения от боковых динамических усилий.
Определение коэффициентов запаса прочности:
- допускаемые напряжения
-расчетные напряжения в рассматриваемом -ом элементе от совокупности нагрузок по режимам Норм проектирования
Для вагона-аналога =260
Расчетные напряжения действующие в концевой шкворневой и поперечной балках:
Тогда значения коэффициентов:
Тогда средняя частота отказов проектируемой сборочной единицы:
Рассчитываем вероятности безотказной работы сборочной единицы вагона-аналога и проектируемого
Определяем коэффициент повышения безотказной работы
Если тогда намеченные меры повышения надежности эффективны
Расчет стоимости жизненного цикла
вагонов грузового парка
Для оценки экономической эффективности новой техники на железнодорожном транспорте в настоящее время кроме показателя экономической эффективности используется показатель стоимости жизненного цикла (Life Cycle Cost).Стоимость жизненного цикла подвижного состава включает затраты единовременного характера – инвестиции и текущие (эксплуатационные) расходы за срок службы технического средства включая расходы на утилизацию.
Жизненный цикл – это совокупность процессов создания эксплуатации ремонта и утилизации единицы подвижного состава. Если единица подвижного состава подвергается модернизации то она тоже является составной частью жизненного цикла.
Выделяют следующие стадии (этапы) жизненного изделия:
● выработка концепций и определений;
● опытно-конструкторские работы;
● изготовление изделия;
● внедрение изделия в эксплуатацию с проведением сопутствующих мероприятий (модернизация и дооснащение ремонтной базы обучение персонала и др.);
● эксплуатация включая техническое обслуживание и все виды ремонта;
● изъятие и утилизация.
Различают следующие виды срока службы:
● назначенный – срок службы принятый согласно техническим условиям на поставку технического средства по достижению которого его эксплуатация должна быть прекращена вне зависимости от состояния технического средства;
● расчетный – принятый для прогнозирования затрат на элементы жизненного цикла;
● экономически оптимальный определенный в т.ч. и с учетом морального старения технического средства;
● фактически реализованный.
Стоимость жизненного цикла (СЖЦ) – это совокупные издержки потребителя на приобретение и использование техники за срок ее службы.
Основной целью определения СЖЦ является оценка и оптимизация стоимости изделия и эксплуатационных затрат при удовлетворении установленных требований к техническим характеристикам единицы подвижного состава безопасности надежности ремонтопригодности и др.
Рассматривая стадии жизненного цикла технического средства можно сделать заключение о том что каждая стадия требует определенных затрат. -161925251460
Затраты первых трех стадий будут определяться расходами производителя техники и найдут свое отражение в первоначальной стоимости изделия. Затраты остальных стадий проявляются у потребителя. Следовательно общую СЖЦ изделия можно разделить на две основные части:
● затраты связанные с приобретением единицы подвижного состава (цена приобретения и сопутствующие затраты на внедрение);
● затраты связанные с владением и утилизацией.
СЖЦ подвижного состава может оцениваться на любой стадии жизненного цикла или на всех стадиях. Как правило СЖЦ анализируется на этапе приобретения единицы подвижного состава для сравнения с существующими аналогами.
Исходя из изложенного СЖЦ подвижного состава можно определить по формуле
где СЖЦ – стоимость жизненного цикла единицы подвижного состава; – цена приобретения (первоначальная стоимость); – текущий год эксплуатации; – срок службы (конечный год эксплуатации); – годовые эксплуатационные расходы; – сопутствующие единовременные затраты связанные с внедрением техники в эксплуатацию; – ликвидационная стоимость технического средства; – коэффициент дисконтирования.
В формуле (1) параметры и учитываются только в тех годах в которых они присутствуют. В остальные годы они равны нулю.
● на энергоресурсы и расходные материалы;
● содержание эксплуатационного персонала;
● чистку и мойку подвижного состава;
● техническое обслуживание и текущие ремонты;
● деповские капитальные и неплановые ремонты.
● осе-километры вагонов;
● тонно-километры брутто вагонов;
● тонно-километры брутто локомотивов;
● локомотиво-километры общего пробега;
● локомотиво-час эксплуатируемого парка;
● бригадо-часы локомотивных бригад;
● кг условного топлива;
● грузовая отправка (повагонная);
● локомотиво-часы маневровой работы.
Для пассажирских перевозок не применяются измерители осе-километры вагонов и грузовая отправка. Вместо них используются измерители:
● отправленный пассажирский вагон;
● отправленный пассажир.
Кроме этого вводятся дополнительные измерители:
● человеко-час начальника поезда;
● человеко-час проводника;
● человеко-час электромеханика.
К сопутствующим затратам относятся затраты:
● на обучение обслуживающего и ремонтного персонала;
● оборудование деповской и заводской ремонтных баз в том числе на приобретение дополнительных испытательных и ремонтных комплексов диагностической и поверочной аппаратуры специального инструмента расширение имеющихся площадей и др.;
Ликвидационная стоимость подвижного состава определяется для конечного этапа использования техники. В ее состав входят затраты на вывод техники из эксплуатации (транспортировка к месту утилизации разборка утилизация) и средства (доход) от вторичного использования запасных частей и металлолома. Если доходы от изъятия техники из эксплуатации превышают расходы на это изъятие то ликвидационная стоимость величина положительная. В противоположном случае она отрицательна.
Коэффициент дисконтирования в формуле (1) позволяет учесть фактор времени и привести стоимостные показатели к ценности начального периода. Поскольку жизненный цикл подвижного состава измеряется десятками лет (20 и более) то при оценке расходов за определенный временной период необходимо учитывать различные аспекты фактора времени:
● неопределенность и риск и др.
При анализе структуры расходов за весь срок службы подвижного состава выявлении наиболее затратных статей с целью принятия мер по возможному их снижению СЖЦ определяется без учета дисконтирования .
Наилучший вариант перевозок различными типами подвижного состава выбирается по критерию минимума затрат жизненного цикла т.е. СЖЦ . При этом применяют удельный показатель: СЖЦ приходящаяся на единицу перевозочной работы.
Удельная СЖЦ единицы подвижного состава определяется выражением
где – грузооборот осваиваемый вагоном (локомотивом) в год т-км брутто; – продолжительность жизненного цикла лет.
Для постоянной по годам величины грузооборота удельная СЖЦ рассчитывается по формуле
где – постоянная по годам величина грузооборота (поездной работы выполняемой вагоном или локомотивом) т-км. бргод.
1.Расчет стоимости жизненного цикла полувагона с глухим полом
1.1. Исходные данные для расчета стоимости жизненного цикла полувагона
Исходные данные необходимые для расчета дохода от эксплуатации вагона и стоимости жизненного цикла приведены в табл. 7 и 8. Для переменных исходных данных зависящих от типа вагона в табл.8 даны также ссылки на приложения в которых приведены эти данные.
Техническая характеристика полувагона
Параметр технической характеристики
Пробег до первого деповского ремонта км
Исходные данные для расчета эксплуатационных расходов в грузовом сообщении
Числовое значение при тяге
Доля электровозной и тепловозной тяги
Себестоимость десяти тарифных тонно-километров руб.
Состав грузового поезда осей
Участковая скорость кмч
Среднее время оборота вагона суток
Масса магистрального локомотива т
Коэффициент вспомогательного пробега локомотивов к пробегу во главе поезда
Коэффициент линейного вспомогательного пробега к пробегу во главе поезда
Полный рейс вагона км
Груженый рейс вагона км
Коэффициент использования грузоподъемности
Время нахождения локомотивных бригад на станциях приписки и оборота на 1 км линейного пробега ч
Вспомогательное время работы локомотивных бригад на 1 км линейного пробега включая время на приемку-сдачу состава
Время работы маневровых локомотивов на 1000 осе-км
Коэффициент резерва локомотивов
Коэффициент резерва вагонов
Расход электроэнергии на 10 тыс. т-км брутто кВт.·ч
Расход условного топлива на 10 тыс. т-км брутто кг
Коэффициент учитывающий время нахождения вагона в рабочем парке
Коэффициент одиночного следования локомотивов
Цена локомотива магистрального
маневрового тыс. руб.
Себестоимость деповского ремонта вагона тыс. руб.
Оптовая цена капитального ремонта вагона тыс. руб.
Доля расходов зависящих от размеров движения в общей сумме расходов
2. Определение стоимости жизненного цикла полувагона
2.1. Определение дохода от эксплуатации вагона
где – годовой доход от эксплуатации вагона; – годовая производительность вагона в тонно-километрах нетто (тарифные тонно-километры); – средняя тарифная ставка десяти тонно-километров.
При отсутствии данных о величине средней тарифной ставки приближенно можно считать что
Годовая производительность грузового вагона определяется выражением
где – среднесуточный пробег вагона км; – средняя фактическая масса груза перевозимого в вагоне; – коэффициент учитывающий время нахождения вагона в рабочем парке.
Среднюю массу груза перевозимого в вагоне можно определить по следующей формуле:
где – номинальная грузоподъемность вагона; – коэффициент использования грузоподъемности; – коэффициент порожнего пробега вагона.
Для рассматриваемого полувагона при численных значениях величин приведенных в табл. 5 и 6 будем иметь:
=717·0978(1-0269)=5126 т ;
=365·5126·2584·085=4109442 т-км ;
=01·4109442·1338(1+03)=714796 тыс. руб.
4796·28=2001429 тыс. руб.
2.2. Определение ремонтных затрат
Для грузовых вагонов нового поколения периодичность ремонтов устанавливается показателями их надежности. Для большинства грузовых вагонов общего назначения принят следующий регламент ремонта:
первый деповской после постройки – при пробеге 500 тыс.км но не позднее чем через 4 г.;
между деповскими до капитального ремонта – пробег 450 тыс.км но не реже чем через 3 г.;
капитальный – через 13-14 лет после постройки;
деповские после капитального ремонта – после пробега 400 тыс.км но не реже чем через 3 г.
Определим сроки эксплуатации вагона при указанных пробегах по следующей зависимости:
где – срок эксплуатации вагона при -м пробеге лет; – пробег вагона.
Поскольку сроки эксплуатации вагона при указанных пробегах превышают межремонтные периоды ремонты будут выполняться в указанные сроки.
Для полувагона при сроке службы Т=28 лет ремонты будут выполняться по следующей схеме (д – деповской; к – капитальный):
Схема выполнения ремонта полувагона
В итоге за срок службы полувагона будет проведено 7 деповских ремонтов и 1 капитальный.
С учетом изложенного ремонтные расходы за срок службы вагона будут определяться формулой
где – ремонтные расходы; – количество деповских ремонтов; – себестоимость деповского ремонта; – норма прибыли ремонтного предприятия; – количество капитальных ремонтов; – действующая оптовая цена капитального ремонта.
После подстановки исходных данных получим
=7·74(1+03)+1·320=9934 тыс. руб.
2.4. Расчет дополнительных единовременных капитальных вложений
Единовременные капитальные вложения в грузовом сообщении включают затраты в парк магистральных и маневровых локомотивов приходящиеся на один вагон и затраты на развитие
ремонтных баз вагонов и локомотивов. Расчет этих затрат приведен в табл. 8. При этом принято что затраты в развитие ремонтной базы локомотивов составляют около 10 % от затрат в парк локомотивов. Затраты в развитие ремонтной базы вагонов приняты в размере 11 % от затрат в парк вагонов с учетом коэффициента резерва вагонов (табл. 8).
Расчет капитальных вложений железных дорог
в грузовом сообщении
Расчет затрат измерителя на 1 вагон рабочего парка
ческого средства тыс. руб.
Парк магистральных локомотивов:
Парк маневровых локомотивов
магистральных электровозов
маневровых тепловозов
2.5. Расчет ликвидационной стоимости вагона
Ликвидационная стоимость грузового вагона как и в п. 3.2.5 равна разности между доходом полученным от сдачи металлолома и расходами на разборку и утилизацию.
В грузовом вагоне примерно половина элементов выполнена в виде поковок отливок и толстолистовых конструкций. Остальное – тонколистовая сталь. Следовательно доход от сдачи металлолома составит
(29+25)2=283(29+25)2=7641 тыс. руб.
Здесь 29 и 25 – цена металлолома тыс. руб.т.
Расходы на разборку и на разделку кузова до транспортных габаритов ориентировочно составляют 55 тыс. руб. Следовательно ликвидационная стоимость составит:
Л=7641 - 550=2141 тыс. руб.
2.6. Стоимость жизненного цикла вагона и чистый доход от эксплуатации
= 2150+(9934+554795+108042+2141)=597247 тыс. руб.
Чистый доход от эксплуатации вагона будет равен
где Pt = 2001429 тыс.руб [стр.43]
01429-597247 =1404182 тыс. руб.
Таким образом за срок эксплуатации полувагона (28 лет) стоимость жизненного цикла составит 597247 тыс.руб. Чистый доход от производства полувагона за срок эксплуатации составит 1404182 тыс.руб.

график процессов.cdw

Перемещение. Переместить хребтовую балку в стенд для газорезки и
Газорезательная. Вырезать технологические отверстия в хребтовой
Перемещение. Переместить хребтовую балку в стенд для
автоматической сварки.
Перемещение. Переместить хребтовую балку на склад готовой
График технологического
Наименование и содержание операции
Дробеструйная. Очистить зеты по длине.
Перемещение. Переместить зеты в стенд для газорезки.
Газорезательная. Обрезать зеты по длине.
Перемещение. Переместить зеты в стенд для сборки.
Сборка. Установить упоры и диафрагмы. Прихватить.
Перемещение. Переместить хребтовую балку в стенд для сварки.
Сварка. Приварить диафрагмы.
Сборка. Установить и прихватить планки.
Перемещение. Переместить хребтовую балку в стенд для сверления.
Сверление. Просверлить отверстия под заклепки.
Перемещение. Переместить хребтовую балку в стенд для клепки.
Сборка. Установить и прихватить предохранительные планки.
Клепка. Приклепать упоры и планки.
Сварка. Приварить усиливающие планки. Сварить продольный шов.
Время вынужденного пролеживания изделия

рама.cdw

Размеры для справок.
Перед сборкой внутренние поверхности балок и сопрягаемые
поверхности покрывать алюминиевой краской (лак ПФ-170
с алюминиевой пудрой).
Сварка по ГОСТ Р 53192-2008 и ОСТ 24.050.34-84. Все
сварные швы выполнять проволокой Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.
Лист нижний балки концевой
Лист нижний балки шкворневой
Заимствованные изделия
Вновь разрабатываемые изделия

Исследовательская часть.docx

Исследовательская часть
Анализ напряженного состояния обшивки боковых стен полувагона и определение оптимальных толщин листов обшивки.
Цель: 1)определить максимальные напряжения в панели обшивки от распора сыпучим грузом;
)определить из какого количества листов по высоте стены целесообразно делать обшивку и какие должны быть толщины этих листов.
Критерием рационального варианта является минимальный собственный вес панели без стоек и без обвязок.
Ограничения: 1)рассмотреть одну панель между соседними стойками;
)обшивка только из плоских листов гофров нет.
Будем считать что предел текучести т =400МНм2 ;
[]=095*400=380МН м2.
Методика исследования.
С помощью справочника «Расчет пластин» Вайнберга определить напряжения в различных точках панели по высоте стены.
Рассматриваем случай жесткого закрепления вертикальных кромок панели и шарнирного закрепления горизонтальных кромок.
Рис.1 Расчетная схема панели обшивки
По Вайнбергу максимальный изгибающий момент по высоте панели изменяется следующим образом:
В точке сверху на 14Н:
Мизг1=00205qB2 =77083
Мизг2=00392qB2 =147398
В точке на 34Н сверху:
Мизг3=0047qB2=176727
В-ширина панели В=146м
q=900*98*2=17640 Нм2
Построим график изменения толщин по высоте стены.
Рис.2 График зависимостей изгибающих моментов от высоты стены
Рис.3 График зависимостей толщин от высоты стены
Рис.4 Рассмотренные варианты обшивки
F=10мм2 F=988мм2 F=943мм2
Рис.5 Полученные толщины различных вариантов обшивки
При 2х листах толщина верхнего листа 57 мм нижнего 62 мм. Была учтена возможность корр811530176530Изм.
озии обшивки. Для этого из Норм проектирования принималась скорость коррозии - 01ммгод стойкость лакокрасочных покрытий - 05 года. Через 10 лет съеденная коррозией толщина обшивки:
Δt= 01*(10-05)= 095 мм
Эта величина прибавлялась к расчетной толщине обшивки и после этого определялся объем металла обшивки.
При 3х листах по высоте стены толщины с учетом коррозии получились равными: верхний лист – 44 мм; средний – 57 мм; нижний – 62 мм. При этом размеры листов по высоте стены следующие: верхний – 500 мм средний – 500 мм нижний 1000 мм. Оказалось что металлоемкость варианта из 3х листов меньше чем из 2х.
Отдельно исследовался вариант когда в зоне максимальных напряжений введен продольный подкрепляющий элемент.
Рис. 4 Металлоемкость рассмотренных вариантов
Анализ результатов и выводы:
)При использовании для обшивки стали повышенной прочности появляется возможность снизить металлоемкость обшивки. Металлоемкость рассмотренных вариантов показана на диаграмме.
)При 2х листах обшивки по высоте стенки толщина верхнего листа с учетом коррозии 57 мм нижнего – 62 мм причем размер нижнего листа по высоте не равен 13 высоты.
)Наиболее целесообразен вариант в котором обшивка состоит из 3х листов и в зоне максимальных напряжений введен продольный подкрепляющий элемент.
)Полученные результаты рекомендуются к использованию при курсовом и дипломном проектировании.
Выводы: анализ показал что при изготовлении обшивки боковой стены из трех листов с толщиной верхнего листа 35 мм среднего листа 48мм нижнего листа высотой 1м с толщиной 53 мм металлоемкость обшивки боковой стены будет минимальной.
Цель исследования .. 3
Методика исследования 3
Графики зависимостей . 4
Результаты исследования 7
Анализ результатов и выводы 8

стена боковая.frw

общий вид.cdw

- по осям сцепления автосцепок 14925
- до оси автосцепок 1040-1080
- до уровня пола 1415
Техническая характеристика
Грузоподъемность т 717
Размеры кузова внутри мм
Высота от уровня головок рельсов мм:
Коэффициент тары 025
Нагрузка от колесной пары на рельсы тось 25
Нагрузка на 1 пог. м пути тм 67
Скорость конструкционная кмч 120
Габарит по ГОСТ 9238-83 1-Т
Очертание габарита 1-Т
Заимствованные изделия
Вновь разрабатываемые изделия
Оборудование тормозное
Оборудование автосцепное
Тележка модель 18-9855
Уровень верха головок рельсов

vedopost.docx

Конструкторская часть
Технологическая часть
График технологического

vedopostList2.docx

Структура жизненного
Исследовательская часть
Организационная часть
Список используемой

Аннотация.docx

В конструкторской части дипломного проекта выполнено эскизное проектирование универсального 4-х осного полувагона с глухим кузовом. Для проверки правильности проведения расчетов и соответствия их нормативным документам были произведены расчеты основных параметров и вписывания проектируемого полувагона в габарит 1-Т по ГОСТ 9238-83 также проведены приближенный анализ напряженно-деформированного состояния кузова вагона уточненный расчет рамы кузова. Произведена оценка принятых мер для повышения надежности проектируемого полувагона.
В технологической части дипломного проекта был разработан технологический процесс изготовления хребтовой балки полувагона. При этом произведён анализ существующих технологических планов изготовления хребтовой балки размерный анализ конструкции узла и выбор метода сборки по основным соединениям. Выполнен расчет такта выпуска. Произведены расчеты поточной линии разработан участок цеха для изготовления хребтовой балки. Определены технико-экономические показатели участка.
В исследовательской части проекта проведен анализ напряженного состояния обшивки боковых стен полувагона и были определены оптимальные толщины листов обшивки.
В экономической части проекта произведен расчет стоимости жизненного цикла полувагона с глухим полом
В организационной части рассматривался вопрос безопасности производства и технологического процесса а также произведена оценка устойчивости объектов и их элементов к воздействию ударной волны возникающей от взрыва газовоздушной смеси и расчет искусственного освещения цеха.

чертеж стены торцевой.cdw

Размеры для справок.
Перед сборкой внутренние поверхности балок и сопрягаемые
поверхности покрывать алюминиевой краской (лак ПФ-170
с алюминиевой пудрой).
Сварка по ГОСТ Р 53192-2008 и ОСТ 24.050.34-84. Все
сварные швы выполнять проволокой Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.
Заимствованные изделия
Вновь разрабатываемые изделия

листы.docx

При выполнении данного дипломного проекта была поставлена задача – спроектировать вагон открытого типа с глухим кузовом.
Этот вагон вписан в заданный габарит 1-Т по ГОСТ 9238-83 а также проверены размеры поперечного сечения кузова проектируемого вагона по условию прочности. Для повышения грузоподъемности и прочности несущих элементов кузова использована вместо сталей 09Г2Д 10ХНДП сталь 10ХСНД.
Были произведены расчеты надежности рамы полувагона.
По данным исследования на боковых стенах обшивку выполняем в виде трех плоских листов разной толщины и высоты (уменьшение металлоемкости).
В технологической части проекта разработана технология изготовления и сварки хребтовой балки.
Спроектированный вагон соответствует всем требованиям прочности устойчивости надежности безопасности и экономичности.

ekonomicheskaya chast.docx

Расчет стоимости жизненного цикла вагонов грузового парка . .3
1. Расчет стоимости жизненного цикла полувагона с глухим полом ..6
1.1 Исходные данные для расчета стоимости жизненного цикла полувагона 6
2 Определение стоимости жизненного цикла полувагона 8
2.1 Определение дохода от эксплуатации вагона .8
2.2 Определение ремонтных затрат . 9
2.3 Определение эксплуатационных расходов зависящих от размеров движения 11
2.4 Расчёт дополнительных единовременных капитальных вложений 14
2.5 Расчёт ликвидационной стоимости вагона ..15
2.6 Определение стоимости жизненного цикла вагона и чистого дохода
Расчет стоимости жизненного цикла
вагонов грузового парка
Для оценки экономической эффективности новой техники на железнодорожном транспорте в настоящее время кроме показателя экономической эффективности используется показатель стоимости жизненного цикла (Life Cycle Cost).Стоимость жизненного цикла подвижного состава включает затраты единовременного характера – инвестиции и текущие (эксплуатационные) расходы за срок службы технического средства включая расходы на утилизацию.
Жизненный цикл – это совокупность процессов создания эксплуатации ремонта и утилизации единицы подвижного состава. Если единица подвижного состава подвергается модернизации то она тоже является составной частью жизненного цикла.
Выделяют следующие стадии (этапы) жизненного изделия:
● выработка концепций и определений;
● опытно-конструкторские работы;
● изготовление изделия;
● внедрение изделия в эксплуатацию с проведением сопутствующих мероприятий (модернизация и дооснащение ремонтной базы обучение персонала и др.);
● эксплуатация включая техническое обслуживание и все виды ремонта;
● изъятие и утилизация.
Различают следующие виды срока службы:
● назначенный – срок службы принятый согласно техническим условиям на поставку технического средства по достижению которого его эксплуатация должна быть прекращена вне зависимости от состояния технического средства;
● расчетный – принятый для прогнозирования затрат на элементы жизненного цикла;
● экономически оптимальный определенный в т.ч. и с учетом морального старения технического средства;
● фактически реализованный.
Стоимость жизненного цикла (СЖЦ) – это совокупные издержки потребителя на приобретение и использование техники за срок ее службы.
Основной целью определения СЖЦ является оценка и оптимизация стоимости изделия и эксплуатационных затрат при удовлетворении установленных требований к техническим характеристикам единицы подвижного состава безопасности надежности ремонтопригодности и др.
Рассматривая стадии жизненного цикла технического средства можно сделать заключение о том что каждая стадия требует определенных затрат. -426085173990
Затраты первых трех стадий будут определяться расходами производителя техники и найдут свое отражение в первоначальной стоимости изделия. Затраты остальных стадий проявляются у потребителя. Следовательно общую СЖЦ изделия можно разделить на две основные части:
● затраты связанные с приобретением единицы подвижного состава (цена приобретения и сопутствующие затраты на внедрение);
● затраты связанные с владением и утилизацией.
СЖЦ подвижного состава может оцениваться на любой стадии жизненного цикла или на всех стадиях. Как правило СЖЦ анализируется на этапе приобретения единицы подвижного состава для сравнения с существующими аналогами.
Исходя из изложенного СЖЦ подвижного состава можно определить по формуле
где СЖЦ – стоимость жизненного цикла единицы подвижного состава; – цена приобретения (первоначальная стоимость); – текущий год эксплуатации; – срок службы (конечный год эксплуатации); – годовые эксплуатационные расходы; – сопутствующие единовременные затраты связанные с внедрением техники в эксплуатацию; – ликвидационная стоимость технического средства; – коэффициент дисконтирования.
В формуле (1) параметры и учитываются только в тех годах в которых они присутствуют. В остальные годы они равны нулю.
● на энергоресурсы и расходные материалы;
● содержание эксплуатационного персонала;
● чистку и мойку подвижного состава;
● техническое обслуживание и текущие ремонты;
● деповские капитальные и неплановые ремонты.
● осе-километры вагонов;
● тонно-километры брутто вагонов;
● тонно-километры брутто локомотивов;
● локомотиво-километры общего пробега;
● локомотиво-час эксплуатируемого парка;
● бригадо-часы локомотивных бригад;
● кг условного топлива;
● грузовая отправка (повагонная);
● локомотиво-часы маневровой работы.
Для пассажирских перевозок не применяются измерители осе-километры вагонов и грузовая отправка. Вместо них используются измерители:
● отправленный пассажирский вагон;
● отправленный пассажир.
Кроме этого вводятся дополнительные измерители:
● человеко-час начальника поезда;
● человеко-час проводника;
● человеко-час электромеханика.
К сопутствующим затратам относятся затраты:
● на обучение обслуживающего и ремонтного персонала;
● оборудование деповской и заводской ремонтных баз в том числе на приобретение дополнительных испытательных и ремонтных комплексов диагностической и поверочной аппаратуры специального инструмента расширение имеющихся площадей и др.;
Ликвидационная стоимость подвижного состава определяется для конечного этапа использования техники. В ее состав входят затраты на вывод техники из эксплуатации (транспортировка к месту утилизации разборка утилизация) и средства (доход) от вторичного использования запасных частей и металлолома. Если доходы от изъятия техники из эксплуатации превышают расходы на это изъятие то ликвидационная стоимость величина положительная. В противоположном случае она отрицательна.
Коэффициент дисконтирования в формуле (1) позволяет учесть фактор времени и привести стоимостные показатели к ценности начального периода. Поскольку жизненный цикл подвижного состава измеряется десятками лет (20 и более) то при оценке расходов за определенный временной период необходимо учитывать различные аспекты фактора времени:
● неопределенность и риск и др.
При анализе структуры расходов за весь срок службы подвижного состава выявлении наиболее затратных статей с целью принятия мер по возможному их снижению СЖЦ определяется без учета дисконтирования .
Наилучший вариант перевозок различными типами подвижного состава выбирается по критерию минимума затрат жизненного цикла т.е. СЖЦ . При этом применяют удельный показатель: СЖЦ приходящаяся на единицу перевозочной работы.
Удельная СЖЦ единицы подвижного состава определяется выражением
где – грузооборот осваиваемый вагоном (локомотивом) в год т-км брутто; – продолжительность жизненного цикла лет.
Для постоянной по годам величины грузооборота удельная СЖЦ рассчитывается по формуле
где – постоянная по годам величина грузооборота (поездной работы выполняемой вагоном или локомотивом) т-км. бргод.
1.Расчет стоимости жизненного цикла полувагона с глухим полом
1.1. Исходные данные для расчета стоимости жизненного цикла полувагона
Исходные данные необходимые для расчета дохода от эксплуатации вагона и стоимости жизненного цикла приведены в табл. 4 и 5. Для переменных исходных данных зависящих от типа вагона в табл.5 даны также ссылки на приложения в которых приведены эти данные.
Техническая характеристика полувагона
Параметр технической характеристики
Пробег до первого деповского ремонта км
Исходные данные для расчета эксплуатационных расходов в грузовом сообщении
Числовое значение при тяге
Доля электровозной и тепловозной тяги
Себестоимость десяти тарифных тонно-километров руб.
Состав грузового поезда осей
Участковая скорость кмч
Среднее время оборота вагона суток
Масса магистрального локомотива т
Коэффициент вспомогательного пробега локомотивов к пробегу во главе поезда
Коэффициент линейного вспомогательного пробега к пробегу во главе поезда
Полный рейс вагона км
Груженый рейс вагона км
Коэффициент использования грузоподъемности
Время нахождения локомотивных бригад на станциях приписки и оборота на 1 км линейного пробега ч
Вспомогательное время работы локомотивных бригад на 1 км линейного пробега включая время на приемку-сдачу состава
Время работы маневровых локомотивов на 1000 осе-км
Коэффициент резерва локомотивов
Коэффициент резерва вагонов
Расход электроэнергии на 10 тыс. т-км брутто кВт.·ч
Расход условного топлива на 10 тыс. т-км брутто кг
Коэффициент учитывающий время нахождения вагона в рабочем парке
Коэффициент одиночного следования локомотивов
Цена локомотива магистрального
маневрового тыс. руб.
Себестоимость деповского ремонта вагона тыс. руб.
Оптовая цена капитального ремонта вагона тыс. руб.
Доля расходов зависящих от размеров движения в общей сумме расходов
2. Определение стоимости жизненного цикла полувагона
2.1. Определение дохода от эксплуатации вагона
где – годовой доход от эксплуатации вагона; – годовая производительность вагона в тонно-километрах нетто (тарифные тонно-километры); – средняя тарифная ставка десяти тонно-километров.
При отсутствии данных о величине средней тарифной ставки приближенно можно считать что
Годовая производительность грузового вагона определяется выражением
где – среднесуточный пробег вагона км; – средняя фактическая масса груза перевозимого в вагоне; – коэффициент учитывающий время нахождения вагона в рабочем парке.
Среднюю массу груза перевозимого в вагоне можно определить по следующей формуле:
где – номинальная грузоподъемность вагона; – коэффициент использования грузоподъемности; – коэффициент порожнего пробега вагона.
Для рассматриваемого полувагона при численных значениях величин приведенных в табл. 5 и 6 будем иметь:
=717·0978(1-0269)=5126 т ;
=365·5126·2584·085=4109442 т-км ;
=01·4109442·1338(1+03)=714796 тыс. руб.
4796·28=2001429 тыс. руб.
2.2. Определение ремонтных затрат
Для грузовых вагонов нового поколения периодичность ремонтов устанавливается показателями их надежности. Для большинства грузовых вагонов общего назначения принят следующий регламент ремонта:
первый деповской после постройки – при пробеге 500 тыс.км но не позднее чем через 4 г.;
между деповскими до капитального ремонта – пробег 450 тыс.км но не реже чем через 3 г.;
капитальный – через 13-14 лет после постройки;
деповские после капитального ремонта – после пробега 400 тыс.км но не реже чем через 3 г.
Определим сроки эксплуатации вагона при указанных пробегах по следующей зависимости:
где – срок эксплуатации вагона при -м пробеге лет; – пробег вагона.
Поскольку сроки эксплуатации вагона при указанных пробегах превышают межремонтные периоды ремонты будут выполняться в указанные сроки.
Для полувагона при сроке службы Т=28 лет ремонты будут выполняться по следующей схеме (д – деповской; к – капитальный):
Схема выполнения ремонта полувагона
В итоге за срок службы полувагона будет проведено 7 деповских ремонтов и 1 капитальный.
С учетом изложенного ремонтные расходы за срок службы вагона будут определяться формулой
где – ремонтные расходы; – количество деповских ремонтов; – себестоимость деповского ремонта; – норма прибыли ремонтного предприятия; – количество капитальных ремонтов; – действующая оптовая цена капитального ремонта.
После подстановки исходных данных получим
=7·74(1+03)+1·320=9934 тыс. руб.
2.4. Расчет дополнительных единовременных капитальных вложений
Единовременные капитальные вложения в грузовом сообщении включают затраты в парк магистральных и маневровых локомотивов приходящиеся на один вагон и затраты на развитие
ремонтных баз вагонов и локомотивов. Расчет этих затрат приведен в табл. 8. При этом принято что затраты в развитие ремонтной базы локомотивов составляют около 10 % от затрат в парк локомотивов. Затраты в развитие ремонтной базы вагонов приняты в размере 11 % от затрат в парк вагонов с учетом коэффициента резерва вагонов (табл. 5).
Расчет капитальных вложений железных дорог
в грузовом сообщении
Расчет затрат измерителя на 1 вагон рабочего парка
ческого средства тыс. руб.
Парк магистральных локомотивов:
Парк маневровых локомотивов
магистральных электровозов
маневровых тепловозов
2.5. Расчет ликвидационной стоимости вагона
Ликвидационная стоимость грузового вагона как и в п. 3.2.5 равна разности между доходом полученным от сдачи металлолома и расходами на разборку и утилизацию.
В грузовом вагоне примерно половина элементов выполнена в виде поковок отливок и толстолистовых конструкций. Остальное – тонколистовая сталь. Следовательно доход от сдачи металлолома составит
(29+25)2=283(29+25)2=7641 тыс. руб.
Здесь 29 и 25 – цена металлолома тыс. руб.т.
Расходы на разборку и на разделку кузова до транспортных габаритов ориентировочно составляют 55 тыс. руб. Следовательно ликвидационная стоимость составит:
Л=7641 - 550=2141 тыс. руб.
2.6. Стоимость жизненного цикла вагона и чистый доход от эксплуатации
= 2150+(9934+554795+108042+2141)=597247 тыс. руб.
Чистый доход от эксплуатации вагона будет равен
где Pt = 2001429 тыс.руб [стр.43]
01429-597247 =1404182 тыс. руб.
Таким образом за срок эксплуатации полувагона (28 лет) стоимость жизненного цикла составит 597247 тыс.руб. Чистый доход от производства полувагона за срок эксплуатации составит 1404182 тыс.руб.

Чертеж план цеха 12.cdw

Заимствованые изделия
Складочное место для профилей
Складочное место для упоров
Складочное место для диафрагм
Складочное место для планок
Складочное место для готовой продукции
Вновь разрабатываемые
Дробеструйная установка
Стенд для газорезки и сборки
Стенд для автомат. сварки
- противопожарный щит.
- тара для огарков электродов.
Условные обозначения.
- железобетонная колонна
- подвод углекислого газа.
- подвод природного газа.
- шкаф для инструмента.
- тара для отходов металла.
- заклепо нагреватель.

Tablitsy 9.doc

1.2.3. Определение эксплуатационных расходов
зависящих от размеров движения
Расчет годовых эксплуатационных расходов зависящих от размеров движения
в грузовом соотношении
Измеритель Стоимостные Формула для расчета Расчет затрат измерителя Сумма
нормативы на затрат измерителя тыс. руб.
Осе-километры вагонов [pic] 0124 [pic] [pic]
электровозная тяга 052·377264=1961773 2433
тепловозная тяга 048·377264=1810867 2246
Тонно-километры брутто [pic] 0031 [pic] [pic] = 9431600
электровозная тяга 052·9431600=4904432 15204
тепловозная тяга 048·9431600=4527168 14034
Поездо-километры [pic] 634 [pic] -
(локомотиво-километры во
электровозная тяга 19617732044=9598 609
тепловозная тяга 18108671911=9476 601
Локомотиво-километры [pic] [pic]
электровозная тяга 2268 9598 (1+0127)=10817 2453
тепловозная тяга 3708 9476 (1+0136)=10765 3992
Тонно-километры брутто [pic] 031 [pic]
электровозная тяга 10817·184=1990328 617
тепловозная тяга 10765·276=297114 921
Локомотиво-час [pic] [pic]
эксплуатируемого парка [pic]
электровозная 10817(1+0099)[pic]=602
тепловозная тяга 10765(1+0095)[pic]=
в т.ч. реновация 2682 =696 1867
Бригадо-часы [pic] [pic]
локомотивных бригад [pic]
электровозная тяга 9598(1+0099)[pic]
тепловозная тяга 9476(1+0095)[pic]
Расход электроэнергии на [pic] 175 [pic] [pic]=124(4904432+ 11075
тыс. т-км брутто +1990328)·[pic]=63283
Расход условного топлива [pic] 939 [pic] [pic]=431(4527168+ 19496
на 10 тыс. т-км брутто кг +290076)·[pic]=207623
Грузовая отправка [pic] 12276[pic] [pic]
электровозная тяга 052×1003=5216 640
тепловозная тяга 048×1003=4814 591
Локомотиво-часы маневровой[pic] 12184[pic] [pic] 10112
электровозная тяга 5276
тепловозная тяга 655.32
электровозная тяга 1235
тепловозная тяга 1867
без учета реновации
электровозная тяга 51525
тепловозная тяга 63665
Определим общие годовые расходы с учетом доли расходов зависящих от
размеров движения (см. табл.5) в общей сумме расходов:
при электровозной тяге
5250563=91519 тыс. руб.;
при тепловозной тяге
6650615=10352 тыс. руб.
Общие расходы с учетом затрат на реновацию локомотивов равны:
519+1235+10352+1867=198141.
а сумма эксплуатационных расходов составит
[pic]=198141·28=554795 тыс. руб.

БЖД.docx

Безопасность производства и технологического процесса
Безопасность производственных процессов определяется в первую очередь безопасностью производственного оборудования. Общие требования к производственным процессам определены в ГОСТ 12.3.002-88 «Процессы производственные. Общие требования безопасности».
Планировка цеха выполнена в соответствии со всеми требованиями по размещению оборудования. Оборудование расположено так что соблюдается прямоточность перемещения узла по рабочим местам отсутствуют встречные грузопотоки до минимума сведена транспортировка над рабочими местами. Движущиеся части должны иметь заграждения. Для обеспечения безопасной доставки деталей ко всем рабочим местам в цехе предусмотрены:
- центральный проезд шириной 3 м.;
- поперечные проходы через каждые 80-100 м.;
- от стен до рабочих мест-2м;
- от склада до стен-1.5м;
- между рабочими местами в продольном и поперечном направлении-2м;
- между складом и единицей технологического оборудования-1.5м;
- между складами-1м;
При наличии у агрегатов электропривода последний должен быть выполнен в соответствии с правилами устройства электрических установок. Должны соблюдаться требования в случае использования рабочих тел под давлением не равным атмосферному давлению а также при конструировании и эксплуатации грузоподъёмных машин; средства защиты от электромагнитных и ионизирующих излучений загрязнений атмосферы парами газами пылью воздействия лучистого тепла и т.п.
В соответствии с технологическим процессом участок для изготовления хребтовой балки оснащается следующими видами технологического оборудования:
Два стенда для сборки и сварки хребтовой балки.
Здесь выполняется сварка хребтовой балки. Для удаления вредных паров газов предусмотрена местная вытяжная вентиляция. Так как данный цех оборудован мостовыми кранами удаление вредных примесей местными отсосами происходит через систему воздуховодов в торцах пролетов.
Местная вентиляция обеспечивает очистку воздуха от аэрозоля до 4 мгм 3 от соединений марганца до 03 мгм 3 . Очистка загрязненного пылью воздуха выбрасываемого в атмосферу обеспечивает содержание вредных веществ не более 60 мгм 3 .
Сварочные токоведущие кабели и шланги подводящие газ и сжатый воздух защищают специальной металлической оплёткой. Источники питания сварочных автоматов оборудуются щитами с сигнальными лампами указывающими сварщику о наличии или отсутствии тока в сварочной цепи.
В соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.011-75 работающие на участках применяют средства индивидуальной защиты. В качестве защиты применяют костюмы для защиты от общих производственных загрязнений сварочных искр и брызг расплавленного металла (ГОСТ 12.4.109-92). Для защиты рук необходимо применять специальные рукавицы (ГОСТ 12.4.010-75). Для защиты глаз и лица использовать щиток (ГОСТ 12.4.023-76) типа УА – наголовной щиток с полупрозрачным корпусом универсальный. Имеются токонепроводящие полы.
В связи с большим объемом сварочных работ в воздух цеха выделяется большое количество вредных веществ и теплоты. Поэтому в цехе используется механическая приточно-вытяжная вентиляция которая дает возможность в полном объеме как количественно так и качественно управлять воздушным потоком.
Приточно-вытяжная вентиляция характерна тем что воздух отсасываемый из помещения вытяжной системой частично повторно попадает в это помещение через приточную систему соединенную с вытяжной системой воздуховодом. Регулировка количества свежего вторичного и выбрасываемого воздуха производится специальными клапанами. В результате использования такой системы вентиляции достигается экономия расходуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.
По ГОСТ 12.1.005-88 установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ qпдк (мгм3) в воздухе рабочей зоны цеха которые приведены в табл. 1.
Значения допустимых концентраций веществ
Величина предельно допустимой концентрации мгм3
Агрегатное состояние
Окись углерода аммиак
Нормируемые параметры микроклимата в цехе определяются в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. В рамно-кузовном цехе на участке для сборки и сварки хребтовой балки для категории работ средней тяжести IIб обеспечиваются следующие параметры микроклимата приведенные в табл. 2
Параметры микроклимата
Относительная влажность % не более
Скорость движения воздуха мс не более
Холодный (tср.сут.≤+10 0С)
Тёплый (tср.сут.≥+10 0С)
В цехе предусмотрена система отопления которая компенсирует потери тепла через строительные ограждения нагревает проникающий в помещение холодный воздух и поступающие в цех материалы и транспорт. Для поддержания в цехе в холодное время года необходимой температуры воздуха используется система парового отопления. В цехе предусмотрена система кондиционирования которая работает только в летнее время года выполняя охладительно–осушительные функции.
В данном цехе предусмотрено совмещенное освещение при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
Осветительная система в цехе отвечает следующим требованиям:
- освещенность на рабочем месте соответствует характеру зрительной работы;
- обеспечивается достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности а также в пределах окружающего пространства;
- на рабочей поверхности отсутствуют резкие тени;
- величина освещённости постоянна во времени;
- выбрана оптимальная направленность светового потока;
- выбран необходимый спектральный состав света;
- установка удобна и проста в эксплуатации отвечает требованиям эстетики.
В данном цехе по характеру выполняемых работ и размером различаемых деталей требуемая норма освещённости составляет 320 Лк. В качестве источника искусственного освещения используются дуговые ртутные лампы ДРЛ – 400 со светильниками преимущественно прямого света.
Сварочные и другие огневые работы должны проводиться в соответствии с Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий.
Категории производств по взрывной пожаровзрывной и пожарной опасности следует принимать по специальным ведомственным перечням утвержденные министерствами в установленном порядке.
Цехи и участки где ведутся работы по электродуговой сварке кислородно-ацетиленовой резке металлов относятся к категории Г производств по пожарной и взрывной опасности. Места отведенные для п-391795224790Изм.
роведения сварочных работ установки оборудования должны быть очищены от легковоспламеняющихся материалов в радиусе не менее 5 метров. Количество огнетушителей и других первичных средств пожаротушения для таких цехов и участков должно выбираться в соответствии с указанными выше Типовыми правилами.
Запрещается производить сварку свежеокрашенных конструкций до полного высыхания краски сосудов аппаратов трубопроводов коммуникаций находящихся под напряжением избыточным давлением заполненных горючими и токсичными материалами.
Помещения в которых выполняются газовая сварка и резка металлов должны быть построены из элементов конструкций по IV категории противопожарной безопасности (противопожарная стойкость не менее 2 ч)
Участок изготовления хребтовой балки вагона относится к категории “Г”. Он должен быть оборудован противопожарными щитами. Противопожарные щиты должны быть окрашены в красный цвет.
Каждый щит должен быть укомплектован следующим образом:
огнетушитель 0Х4-100 ГОСТ 16001-70;
ящик с песком вместимостью 1 м3;
лопата ЛКО-2 ГОСТ 3620-60;
лом 10-22 ГОСТ 3620-60;
ведро пожарное СТУ 104465-64.
Защита работающих осуществляется системой технических санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий
Промышленная экология-393065300990Изм.
Охрана окружающей среды – одна из важнейших глобальных проблем современности. Загрязнением называется принесение в какую-либо среду новых нехарактерных для нее в рассматриваемое время неблагоприятных химических физических или же каких-либо других компонентов.
К источникам антропогенного воздействия на окружающую среду относятся выбросы промышленных предприятий работающего производственного оборудования. Значительные дозы вредных газов попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности отопления помещения а также при авариях.
Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли туманов масел и эмульсий которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений. Концентрация пыли в воздухе удаляемом из дробеструйных и дробеметных камер где металл очищается после термической обработки достигает 2 7 гм3.
При проведении подготовительных операций (механической очистке и обезжиривании поверхностей) кроме пыли выделяются пары бензина керосина тумана щелочей и т.д.
На участках сварки и резки металлов состав и масса выделяющихся вредных веществ зависит от вида и режимов технологического процесса свойств применяемых сварочных и свариваемых материалов. Наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной дуговой сварки покрытыми электродами. При полуавтоматической сварке (в защитной среде и без нее) общая масса выделяемых вредных веществ меньше в 15..2 раза а при сварке под слоем флюса – в 4-6 раз. На участках пайки и лужения выделяются токсичные газы (оксид углерода фтороводород) аэрозоли (свинец и его соединения).
При окраске выделяются токсичные вещества при обезжиривании поверхностей органическими растворителями перед окраской подготовке лакокрасочных материалов нанесении их на поверхность изделий и сушке покрытия.
Основные варианты защиты атмосферного воздуха:
вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;
локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией;
очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение если воздух -389890224790Изм.
после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;
локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах выброс и рассеивание в атмосфере;
очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах выброс и рассеивание в атмосфере (в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом).
Угрожающее положение складывается с загрязнением водного бассейна. Это связано с продолжающимися сливами вод промышленных предприятий. Сточные воды содержат металлическую пыль эмульсии масла окалину. Со сварочных позиций сточные воды имеют в своем составе кислоты механические примеси. В состав сточных вод предприятия входят бытовые стоки атмосферные воды образующие в результате слива загрязнений имеющихся на предприятии.
В процессе производства так же образуются твердые промышленные отходы в виде лома шлаков окалины пыли и различного мусора.
Основные методы очистки сточных вод: механический физико-химический и биологический.
При механической очистке используют процеживание отстаивание обработку в поле действия центробежных сил и фильтрование.
При переработке промышленных отходов используют физико-химические методы: сжигание с утилизацией теплоты демеркуризацию ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов прокаливание песка и формовочной смеси подрыв баллонов в специальной камере затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение. Из ныне существующих наиболее эффективной формой защиты природной среды от выбросов промышленных предприятий является разработка так называемых безотходных технологий.
Безотходная технология – это активная форма защиты окружающей среды от вредных воздействий. Эта защиты представляет собой комплекс мероприятий в технологических процессах от обработки сырья до использования готовой продукции в результате чего сокращается до минимума количество вредных выбросов.
Наряду с этим окружающая среда подвергается возрастающему воздействию неблагоприятных факторов физического происхождения: вибрации теплового и радиоактивного видов загрязнений электромагнитного и других видов загрязнений.
Пути совершенствования проблемы охране окружающей среды: -410845205740Изм.
создание новых технологических процессов не нарушающих равновесия “человек-природа”;
совершенствование существующих производств;
создание безопасного производства;
создание долговечных изделий и материалов;
развитие промышленности в территориально-промышленных комплексах (ТПК) что позволит максимально использовать природные ресурсы и сконцентрировать усилия по охране окружающей среды.
К пассивным методам защиты относятся устройства и системы защиты окружающей среды которые применяют для очистки вентиляционных и технологических выбросов от вредных примесей рассеивания в атмосфере очистки сточных вод гашения шум вибрации на путях их распространения.
Широко применяются газо- и пылеулавливающие аппараты и системы различных конструкций. Для уменьшения шума применяют экраны кожухи а также наушники.
Оценка устойчивости объектов и их элементов к воздействию ударной волны возникающей от взрыва газовоздушной смеси
Исходные данные для расчёта:
При взрыве емкости со сжиженным углеводородом объемом 85 т. рассчитать значение избыточного давления которое ожидается от взрыва газовоздушной смеси на территории цеха расположенного в 260 м от места аварии.
При взрыве газовоздушной смеси образуется очаг взрыва с ударной волной вызывающей разрушение зданий сооружений и оборудования.
В очаге взрыва газовоздушной смеси принято три круговые зоны
Рис 1. Схема очага взрыва газовоздушной смеси.
– зона детонационной волны;
– зона действия продуктов взрыва;
– зона воздушной ударной волны.
Зона детонационной волны находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны r1 определяется по формуле:
где Q – количество сжиженного углеводорода Q=85 (т).
В пределах зоны 1 действует избыточное давление которое может приниматься постоянным Р1=1700 (кПа).
Зона д-439420215265Изм.
ействия продуктов взрыва охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва газовоздушной смеси в результате ее детонации. Радиус этой зоны определяется по формуле:
Избыточное давление в пределах этой зоны Р2 изменяется от 1350 до 300 (кПа) и может быть определена по формуле:
где r – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки м;
В зоне действия ударной волны формируется фронт ударной волны распространяющейся по поверхности земли. Избыточное давление в этой зоне в зависимости от расстояния до центра взрыва r3 может быть рассчитано в зависимости от величины коэффициента К:
где r3 – радиус зоны 3 или расстояние до точки в которой требуется определить избыточное давление ударной волны Р3.
Сравним избыточное давление ударной волны Р3 с пределом устойчивости объекта Рф обlim . Поскольку не выполняется условие
Р3 =766 кПа > Рф обlim = 20 кПа
то отсюда следует вывод: при взрыве емкости с углеводородом здание цеха будет подвержено разрушениям так как данный объект неустойчив к действию ударной волны.
Расчет искусственного освещения на участке цеха
Каждое производственное помещение должно иметь искусственное освещение удовлетворяющее ряду основных требований. Искусственное освещение бывает двух видов: общее и комбинированное. Для расчета общего равномерного освещения производственных помещений средней высоты при условии равномерного расположения светильников применяют метод светового потока. Данный метод позволяет рассчитать усредненное значение освещенности по всей рабочей площади и поэтому непригоден для расчета местного освещения. При этом методе учитывается отражательная способность стен и потолка помещения. По этому методу наиболее удобно рассчитывать освещенность горизонтальных поверхностей. В помещениях цехового типа то есть высоких с темной поверхностью потолка и стен целесообразно применять светильники с глубокой и концентрированной характеристикой.
Для исследования освещенности рассматриваемого помещения выберем светильники:
- с лампами накаливания - «Глубокоизлучатель» ГС;
- светильники с лампами ДРЛ (РСП05).
По выбранному типу светильника и рекомендуемым соотношениям расстояний между светильниками и высотой подвеса их над рабочей поверхностью определяем расстояние между светильниками () (рис.2):
где -высота подвеса светильника м;
-коэффициент соотношения расстояний между светильниками и высотой подвеса.
Для светильников с лампами накаливания:
Для светильников с лампами ДРЛ:
Определим расстояние от стены до первого ряда светильников () при наличии рабочих мест у стены (рис.2):
Определим общее количество рядов светильников по ширине (рис.2)
где b- ширина помещения b =18 м..
принимаем 2 ряда светильников.
принимаем 3 ряда светильников.
Определим общее количество рядов светильников по длине помещения (рис.2)
где а-длина помещения а=120 м.
принимаем 11 рядов светильников.
принимаем 13 рядов светильников.
Вычислим общее расчетное минимальное количество светильников которое необходимо разместить в помещении:
Для светильников с лампами накаливания
Для светильников с лампами ДРЛ
По высоте подвески светильника и размерам помещения определим показатель помещения :
где - площадь участка цеха м2 S=2160 м2
Расчетный (потребный) световой поток одной лампы Фрасч определяется по формуле:
где Е-освещенность Лк Е=320 Лк
k- коэффициент запаса зависящий от концентрации и света пыли k=13
z- коэффициент учитывающий неравномерность освещения z=11
u- коэффициент использования светового потока определяемый по типу светильника показателю помещения I и коэффициентом отражения потолка ρn и стен ρс
X-число источников света в светильнике X=2.
По напряжению в сети и расчетному световому потоку одной лампы выбираем стандартную лампу необходимой мощности сор световым потоком Фтабл ближайшим с Фрасч. Отклонение между ними допускается в пределах +20% и -10%.
Для светильников с лампами накаливания выбираем лампу Г-220-1500 с мощностью Р=1500 Вт и световым потоком Фтабл=29000 лм (отклонение от расчетной величины составляет -77%).
Для светильников с лампами ДРЛ выберем лампу ДРЛ-400 с мощностью Р=400 Вт и световым потоком Фтабл =19000 лм (отклонение от расчетной величины составляет -56%).
Определяем количество светильников nрасч:
тогда принятое число светильников на участке:
nпринлн=26; nпринДРЛ=44
Определяем суммарную мощность системы:
Для системы с лампами накаливания:
РЛН=РЛНXnпринлн=1500262=78000 Bm
Для системы с лампами ДРЛ:
РДРЛ=РДРЛXnпринДРЛ=400442=35200 Bm
Результаты проведенных расчетов сведем в таблицу 3:
Результаты расчетов освещения помещения цеха.
Полная мощность системы кВт
Рис. 2. Схема размещения светильников:
a-над рабочей поверхностью
b- в плане помещения.
Вывод: проведенные расчеты показали что для обеспечения цеха необходимым уровнем освещенности можно применять либо 26 светильников с лампами накаливания при этом мощность системы освещения 78 кВт либо 44 светильника с ртутно-дуговыми лампами для которых мощность системы 352 кВт.
Безопасность производства и технологического процесса
Промышленная экология
Оценка устойчивости объектов и их элементов к воздействию ударной волны возникающей от взрыва газовоздушной смеси ..
Расчет искусственного освещения .

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ЛИСТ.docx

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ